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.

De taches solaires et d’hystérésis

Ça fait bien une dizaine d’années, j’ai configuré mon fureteur Safari pour qu’à l’ouverture apparaisse la page d’accueil de SpaceWeather, une application donnant la météo spatiale. L’image que vous voyez du Soleil en tête d’article a été prise aujourd’hui.

La plupart des gens s’intéressent à la météo locale. Moi, c’est la météo des cieux qui me branche. On y trouve tout un tas d’informations, la plupart du temps toutes inutiles à nos activités de la journée. Qu’importe. Entre autres choses, je m’intéresse aux taches solaires.

Des taches sombres apparaissent régulièrement à la surface du Soleil. À ces spots plus froids convergent des lignes de champ magnétique. Le flux de ces taches n’est pas constant. Il en apparait plus ou moins selon un cycle d’environ 11 ans.

Nous avons terminé la partie active du cycle et sommes maintenant dans la phase où les taches se font de plus en plus rares. Depuis le début de l’année 2018, plus de la moitié des jours se sont passés sans apercevoir la moindre tache solaire.

On associe la quantité de taches solaires avec des fluctuations de la température sur notre sol. Les périodes de faible activité correspondent à des températures terrestres plus basses.

Entre 1650 et 1700, les taches solaires se sont révélées presque nulles. Le cycle de 11 ans s’était déréglé. On appelle cette période le «minimum de Maunder». Durant cette même période, la Terre a subi le «Petit âge glaciaire», des températures globales inférieures d’environ 0,1 °C dans l’hémisphère Nord.

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La relation entre les taches solaires et la valeur des températures terrestres semble correspondre. Normal, direz-vous, puisque après tous, c’est le Soleil qui nous chauffe. Cependant, nous avons connu un pire refroidissement entre les années 1790 et 1830 alors que la chute des températures fut plus spectaculaire, atteignant 0,4 °C dans l’hémisphère Nord. Pourtant, même si les taches solaires étaient peu nombreuses pour cette période, il y en avait plus que durant le Petit âge glaciaire.

L’activité de notre Soleil n’est donc pas la seule responsable des changements de climat. Les activités humaines influencent grandement les températures à la surface de la Terre. Il est même possible que nous retardions la prochaine ère glaciaire et même qu’elle n’ait pas lieu.

Sachant où je me trouve actuellement trônait un glacier de 2 kilomètres d’épaisseur, je me demande si le réchauffement climatique n’est pas une bonne chose. Toutefois, nous n’avons pas un thermostat entre les mains afin de réguler cette hausse. Le danger vient surtout de là.

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Lorsque nous aurons trop chaud, les températures continueront d’augmenter pendant une assez longue période de temps même si nous coupons drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre. C’est ce qu’on appelle une hystérésis, un retard des effets par rapport aux causes. Le terme «rémanence» vous est peut-être plus familier.

À cause de cet effet de rémanence, d’hystérésis, on ignore totalement jusqu’à quel extrême grimperont les températures à la surface de la Terre. Nous espérerons peut-être qu’un nouvel âge glaciaire puisse alors commencer, qui sait?

Images : SpaceWeather ; Wikipédia

De l’hiver, de nids de poule et d’automobile

Cet hiver à Montréal, la température joue aux montagnes russes. Un jour il gèle à pierre fendre, le lendemain il pleut des cordes et le surlendemain le froid polaire rebute jusqu’au plus inuit de mes frères. Le mercure a besoin de lithium et moi d’antidépresseurs. L’eau de fonte s’infiltre dans les moindres interstices, puis la nuit venue elle congèle, faisant craquer le fondement des rues. La ville a les hémorroïdes et moi j’ai les blues.

On m’a déjà dit qu’il faut voir le positif dans toute chose. J’ai donc cherché à savoir comment je pouvais être heureux de faire réparer ma suspension d’auto qui a couvé dans un nid de brontosaure, qui a fait une indigestion et a renvoyé tout un tas de boulons au beau milieu du stationnement, bloquant ainsi la voie à l’auto de mon voisin en furie de ne pas entrer sa voiture dans le garage, qui demain devra gratter comme un dingue pour retirer le centimètre de verglas collé à la grandeur de sa carrosserie.

Je le vois là, par la fenêtre, appeler son avocat ou bien son cousin videur de bar. D’après les expressions faciales, le doigt en l’air et l’honorable bras qu’il m’adresse, je mise sur le cousin. Eh! merde! Mon assurance dentaire est échue! Y a pas quelqu’un qui voudrait une Honda Civic? Je vous la laisse, pas cher, pour le prix des pièces qui sont déjà détachées. Mais faites vite, vous avez jusqu’à 3 h du matin pour la récupérer. Après, ne vous présentez pas chez moi ni à la fourrière municipale. Si vous êtes toujours intéressé, rendez-vous plutôt à l’urgence de l’hôpital le plus proche et demandez à voir le patient avec une portière prise en travers de la gorge. Pour le reste, il faudra attendre que les suppositoires fassent effet.

Et le positif dans tout cela ? Je l’ai trouvé. Pas très loin du négatif sur la batterie qui refuse obstinément de faire démarrer ma casserole. Je vous recommande d’apporter une bouteille d’acide sulfurique parce que l’urine ne semble pas suffisamment acide pour lui redonner le pep d’antan.

Mais le vrai positif dans tout cela, c’est que je vais vous faire bénéficier d’un bon deal. Quant à moi, je vais cesser de m’esquinter à réparer ce tas de ferraille. Avec l’argent de la vente, je pense m’acheter un petit Cessna usagé. Ça vous dirait de faire un tour ?

La météo actuarielle

Enfin ! Les actuaires canadiens se sont jetés à l’eau dans le débat sur les changements climatiques. Ils espèrent montrer une image neutre et factuelle des tendances. En utilisant les données de la NOAA, ils ont tout particulièrement remarqué que depuis 1990 le climat a une tendance marquée à excéder les normales. Ils ont développé un indice qu’ils nomment « indice actuariel climatique » et depuis 2016, celui-ci démontre clairement une augmentation graduelle de la météo extrême.

Je vous en parlais dans deux de mes articles précédents, « Dérèglement climatique – vers le pire » et « Le silence pour contrer les dérèglements climatiques ». On ne peut pas constamment battre des records de températures, même si les normales restent à peu près les mêmes sans qu’il y ait dérèglement du climat. Les actuaires me donnent enfin raison et je les encourage vivement à poursuivre leurs études puisque leur expertise avec les chiffres finira peut-être enfin à enfoncer le dernier clou dans le cercueil des climatosceptiques.

Photo : ici-radio-canada.ca

Expressions québécoises – 5

Pour mon dernier article de l’année, un sujet bien de saison et particulièrement pertinent en ce moment où un froid intense touche Montréal depuis plusieurs jours.

À l’heure où j’écris ces phrases, il fait -23 °C et une sensation de -30 °C sur la peau. À cette température, la neige au sol crisse sous les pas. Les narines se bloquent. L’air donne une sensation de brûlure aux voies respiratoires. Les joues rosissent avant de picoter, premier signe d’une éventuelle engelure.

Nous sommes sous l’influence d’un intense vortex polaire (voir photo) créant une immense poche de froid qui descend très au sud. Le cher président américain en profite pour se moquer du réchauffement climatique, oubliant les feux intenses qu’a une fois de plus connus la Californie.

L’expression est : « Fa frette » ou « Fa frette en ta… »

Malgré deux termes musicaux, la note fa et la frette d’un instrument à cordes, l’expression n’a rien à voir avec ce champ d’activité.

La signification est : « Il fait très froid », « On se les gèle », « Il fait froid en [rajouter votre juron préféré] ».

Le « fa » est le verbe « fait ». J’ignore totalement pourquoi le mot froid s’est transformé en « frette » lorsqu’il fait très froid, mais on obtient ainsi une échelle de froid commençant par « frais », puis « froid » et enfin « frette ».

Pour le « ta… », c’est la première syllabe d’un juron québécois tiré (comme toujours) des mots d’Église, en l’occurrence le célèbre « tabarnak » (tabernacle). Ce juron nous a même valu le surnom de « los Tabarnacos » au Mexique, à Cuba et en République dominicaine, les pays hispanophones d’Amérique où l’on va se détendre durant les mois où il fa frette en ta…

À mes lectrices et lecteurs, je vous souhaite une très joyeuse fin d’année 2017. Surtout, soyez prudents sur les routes et dans le lit avec votre nouvelle conquête.

Un Noël blanc

Oui, en cette nuit de Noël, Montréal est tout de blanc vêtue et on annonce un autre quinze centimètres de neige pour ce 25. Même ceux qui détestent la neige espèrent du blanc partout pour cette journée particulière. Étant jeune, on ne connaissait aucun Noël sans neige. Puis plus tard sont apparues des années moches où la pluie et la pluie verglaçante ont remplacé la neige. Les changements climatiques s’étaient mis à nous tomber dessus.

Depuis quelques années, les beaux hivers blancs sont revenus, mais on n’ignore pas qu’ils seront bientôt chose du passé. Il faut en profiter, évidemment, car d’ici peu les rues et les parterres gris remplaceront pour longtemps et peut-être pour toujours ces lieux aujourd’hui immaculés de blanc.

Les Noëls du futur seront différents, car tout change et surtout le temps. On ignore ce qu’on a engendré, mais on en aura une bonne idée bien assez tôt, car les années d’insouciance se terminent. La meilleure solution ne sera pas de sombrer dans la tristesse ou la nostalgie et encore moins dans la colère. Il suffira d’accueillir au mieux ce que le monde nous aura réservé.

Joyeux Noël.

Vaporisation

Il n’a jamais fait aussi chaud sur Terre qu’en juillet dernier où trente pays ont dépassé la marque de 2°C d’augmentation de leur température moyenne.

Des 137 dernières années, c’est juillet 2017 qui a été le plus chaud. Vous pouvez voir les anomalies des températures dans le graphique ci-haut qui montre les dépassements des moyennes selon les pays classés par continent.

On voit clairement les importants dépassements de plus de 2 °C dans plusieurs pays et principalement en Asie, dans une moindre mesure en Afrique et également en Europe. Aucun pays n’aurait enregistré des moyennes égales ou inférieures à 0 °C. La moyenne des réchauffements se situe aux environs de 1 °C. C’est énorme !

En Asie, avec de multitudes pays dont leur économie émerge ou est basée sur des exportations massives, on voit clairement un réchauffement bien au-delà de celui des autres continents. Si le continent africain semble un peu mieux s’en tirer que l’Asie, il ne faut pas oublier la grande quantité de déserts dans ses deux hémisphères qui affichent des températures moyennes déjà bien au-delà des autres pays du Globe. L’Europe est aussi durement touchée avec un accroissement des moyennes entre 1,5 °C et 2 °C. Les Amériques et l’Océanie s’en tirent un peu mieux avec une hausse moyenne autour du 1 °C.

À ce rythme, nous ne tiendrons pas bien longtemps. Tous les pergélisols sur la planète dégèleront, engendrant un dégazage massif de dioxyde de carbone et de méthane qui viendra amplifier le problème. L’énorme quantité de clathrates de méthane qui tapissent les fonds océaniques se vaporiseront à leur tour et l’on sait que le méthane est 10 fois plus efficace que le dioxyde de carbone pour accroitre l’effet de serre.

L’atmosphère de la Terre pourrait avoir commencé un cycle de rétroaction positive qui amènerait les températures à s’élever de façon exponentielle. On ignore jusqu’où les températures croitraient. Toutefois, il est possible que les températures de surface atteignent celles de la sœur jumelle de la Terre, Vénus, qui connait présentement un effet de serre monstrueux. Ses températures se sont stabilisées aux alentours de 460 °C ! À ce niveau, le plomb fond.

Je n’ai pas besoin de dire que toute la vie à la surface de la Terre disparaitrait. Ceci n’est pas le scénario d’un film catastrophe, mais une possibilité bien réelle qui ne peut pas être écartée puisque Vénus nous le prouve sans équivoque. Et même si la température moyenne à la surface de la Terre se stabilisait à 80 °C, ou même à 50 °C, nous serions incapables de supporter ces chaleurs. Toutes les glaces des glaciers, du Groenland et de l’Antarctique auraient toutes fondues bien avant d’avoir atteint ces températures, submergeant les terres jusqu’à 68 mètres au-dessus du niveau actuel.

Alors, investissez dans les compagnies qui fabriquent des climatiseurs. Cependant, aurez-vous vraiment le temps de dépenser vos gains avant de vous… vaporiser ?

Du zéro, de la température et des chemins glacés… des prédictions

Zéro est un chiffre et un nombre. Une valeur nulle, mais zéro, ce n’est pas rien. Zéro est important, surtout lorsqu’il est situé dans un nombre composé de chiffres dont leur position relative leur confère une valeur différent du chiffre en soi. L’habitude d’écrire des nombres en base 10 est tellement ancrée qu’on en finit par oublier que dans le nombre 2847, le 4 vaut 40 et le 2 vaut 2 000, car les zéros ne valent pas rien.

Remarquez, le zéro n’apparait pas dans la suite des chiffres romains ? Même si leur base de calcul est également 10, le zéro est tout de même inexistant, et pour cause. À cette époque, les nombres servaient seulement… à compter. Ils comptaient des jours, des soldats, des sesterces, des acres, bref des choses comptabilisables. Lorsqu’ils n’avaient rien à compter, ils ne comptaient pas. Ainsi, puisque le zéro n’avait aucune utilité pratique, les Romains n’ont pas vu l’intérêt de donner une réalité à ce chiffre plutôt particulier.

La valeur zéro revêt une signification bien étonnante lorsqu’on l’utilise pour évaluer une température. Longtemps l’humain s’est demandé ce qu’était vraiment la température. Sachant même la mesurer, il ignorait toutefois ce qu’il mesurait exactement. Puis la température s’est progressivement laissé saisir. Aujourd’hui, on sait exactement ce qu’on mesure lorsqu’on plonge un thermomètre dans un milieu quelconque. On mesure l’agitation des atomes ou des molécules de ce milieu. Plus ils sont mobiles, plus la température est élevée. En revanche, plus ils sont figés, plus on se rapproche du zéro de température. Pas le zéro degré Celsius, mais le zéro kelvin, également appelé le zéro absolu. À zéro kelvin, les briques élémentaires de notre monde ont cessé de s’agiter. Cette température valant -273,15 °C, le zéro kelvin est une limite improbable à atteindre à cause des lois quantiques. Aujourd’hui, le record de froid atteint lors d’expérimentations scientifiques très sophistiquées est 450 pK (picokelvin) ou 0,000 000 000 450 kelvin.

L’unité de température kelvin a été donnée en l’honneur de William Thomson, Lord Kelvin qui en élabora le principe. Pour ceux dont ce physicien reste méconnu, il était l’une des plus importantes figures scientifiques de la fin du XIXe siècle, principalement en thermodynamique. Lors d’un exposé à la Royal Institution de Londres en 1900, il déclara qu’à part deux petits nuages, la physique arrivait au bout de son parcours. Ces deux nuages devinrent quelques années plus tard la physique relativiste et la physique quantique, les deux pans fondamentaux de la physique actuelle. Comme quoi, on a beau avoir inventé le zéro absolu, il est fort possible d’obtenir une note de zéro lorsqu’on s’attaque à faire des prédictions, même dans son propre champ d’expertise, y compris pour le plus grand spécialiste de son domaine.

Nous devons à tout prix garder une attitude suspicieuse lorsqu’une sommité veut nous éblouir avec des prédictions basées sur des faits et des calculs indéniables. Malgré que ces huiles puissent être admirables, ils deviennent faillibles comme nous tous lorsque, imbus, les impudents s’aventurent imprudemment sur les chemins glacés des prédictions.

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