L’Univers holographique

Depuis une vingtaine d’années, une conjecture scientifique prétend que nous pourrions vivre dans un Univers où l’une des dimensions d’espace, à l’instar des hologrammes, ne serait qu’illusion. Cette idée n’émane pas du film La Matrice, mais bien de l’étude sérieuse des trous noirs. En revanche, les Wachowski auraient très bien pu s’inspirer du principe holographique pour composer une partie de la trame cinématographique de leur trilogie matricielle.

Un trou noir gobe de la matière, mais ne restitue rien, ni matière, ni énergie, ni information. Il y aurait donc annihilation absolue de toute l’information contenue dans la matière avalée par le monstre céleste. Il faut comprendre que l’information et l’énergie pourraient jouir du même statut, à savoir qu’on ne peut que les transformer, sans en créer ni en annihiler. Si tel est le cas, le trou noir pose un problème puisqu’il détruirait de l’information. Au mieux, seule la surface d’un trou noir est accessible de l’extérieur. Elle pourrait donc contenir toute l’information de la matière ayant été comprimée.

Mais alors, pourquoi les trous noirs feraient-ils exception en ce qui concerne l’information, alors que l’énergie, elle, est entièrement conservée puisque la masse du monstre céleste croit de la même valeur que la masse avalée ? Cette inadéquation entre l’énergie conservée et l’information disparue n’interpelle pas tous les physiciens. Peu d’entre eux croient que l’information devrait jouir du même statut que l’énergie et sa fameuse loi de conservation. Qui plus est, les trous noirs demeurent pour plusieurs des objets hypothétiques malgré les mesures précises qui semblent ne laisser planer aucun doute sur leur présence et leur rôle au cœur de chaque galaxie, y compris la nôtre, la Voie lactée.

Il est ensuite apparu qu’il serait possible de conserver la quantité d’information de la masse absorbée en admettant qu’elle puisse tenir en entier sur la surface de l’horizon des événements du trou noir. C’est la surface d’apparence noire d’un trou noir. Mais une surface, n’importe laquelle, n’a que deux dimensions, pas trois. Ainsi, l’information totale contenue dans une masse volumique tridimensionnelle devrait tenir en entier sur une surface bidimensionnelle. Si ce constat s’avérait, cela signifierait que nous vivrions dans un univers à deux dimensions et la troisième ne  serait qu’une apparence trompeuse de la réalité, tout comme un hologramme.

Évidemment, il est plus tentant de retirer le statut d’immortalité à l’information, cela résoudrait la question. Mais est-ce vraiment nécessaire d’avoir l’un ou l’autre ? La troisième option serait de considérer l’information comme étant présente dans le volume du trou noir sans aucune possibilité d’y accéder. Conserver de l’information et être en mesure de la lire ne sont-elles pas deux actions bien distinctes ? La première n’oblige pas nécessairement la seconde. Ainsi, le principe holographique appliqué à l’information pourrait n’être rien de plus qu’une… information erronée.

Photo : Futura Science

La théorie décrivant le mieux ma fille

Après une dizaine d’années d’un travail acharné et ininterrompu, un homme aux pensées non conformistes accouche d’une théorie révolutionnaire. Cent-deux ans plus tard, celle-ci reste toujours d’actualité et n’a même jamais été prise en défaut.

La théorie de la relativité générale est un monument érigé par un seul homme, un effort de pensée hors normes. Mais la théorie d’Einstein censée résumer la façon dont le cosmos fonctionne a supplanté son auteur.

En 1920, Schwartzschild calcule une solution à ses équations qui démontre que les étoiles ont un rayon critique en dessous duquel elles se transforment en trou noir. Einstein en est horrifié et espère que la Nature possède un système de censure lui évitant de générer ces monstres. Il a tort. Puis, on lui prouve que ses équations forcent l’Univers à s’étendre ou à se contracter. Une fois encore, horripilé par ce constat, il modifie ses équations pour les amener à décrire un Univers stationnaire, conforme à sa vision. Malheureusement, l’histoire se répète, de nouveau il se trompe. L’Univers ainsi que ses propres équations refusent obstinément de se comporter comme il le veut. C’est ironique de voir que son monde ne lui a jamais appartenu, ou si peu de temps. Son bébé s’est prestement échappé de son berceau et malgré tous ses efforts pour le ramener à la maison, sa création lui a prouvé qu’on ne possède rien, même pas ses propres idées.

Morale de cette histoire vraie, ne jamais sous-estimer le pouvoir d’une idée. Une fois lancée dans l’univers, elle possède sa vie propre et ses propres amours. Alors, pensez-y avant de diffuser vos réflexions. Elles pourraient vous surprendre et il sera ensuite trop tard pour fuir votre paternité. Il vous restera à prendre un verre de vin en vous disant que vous avez fait votre gros possible, mais que force est de constater qu’elles n’en font qu’à leur tête.

Finalement, la théorie de la relativité générale et ma fille, c’est du pareil au même.

Photo: Ciel & Espace

Ma petite amie, c’est l’Univers

En physique des particules, en astrophysique et en cosmologie, lorsqu’on ne comprend pas quelque chose, on lui affuble l’épithète noir ou sombre (dark, en anglais, ils sont plus économes de mots). Énergie sombre, matière noire, trou noir, manquerait-on d’imagination ? C’est très utile, on n’a rien à prouver pourvu qu’on qualifie toutes nos incompréhensions de l’un de ces deux termes, ou même des deux. Ça semble leur donner une existence, une réalité et ça nous permet de ne pas chercher plus loin. Entendre ici, de mettre en doute nos théories actuelles.

Bon, d’accord, je charrie un peu. Si on se trouvait en présence d’un trou noir, on verrait fort probablement une forme réellement noire mate. C’est son horizon des événements (enfin un terme en physique où les mots noir et sombre sont absents).

Actuellement en physique et en cosmologie, à l’instar du langage utilisé, nous vivons des moments sombres. Selon nos lois et connaissances observationnelles actuelles, plus de 95 % du contenu de l’Univers nous sont totalement inconnus. Aucune particule élémentaire faisant partie du bestiaire actuel ne peut expliquer comment il se fait que les étoiles des galaxies ne s’écartent pas les unes des autres, les galaxies tournant trop vite sur elles-mêmes pour préserver la cohésion de l’ensemble selon la loi de la gravitation d’Einstein (relativité générale).

Ensuite, on observe que l’Univers a entamé une phase d’expansion accélérée, ce qui aurait pour effet de le refroidir de plus en plus vite. Mais cet effet oblige la présence d’une énergie compensant la force gravitationnelle qui, elle, cause nécessairement une décélération de la vitesse des objets célestes. Mais rien de connu n’expliquerait cette fameuse énergie répulsive. Ouais, il y a bien l’énergie du vide, mais lorsque nos calculs engendrent une différence de l’ordre de 10 à l’exposant 120 (un nombre composé de 121 chiffres) par rapport aux observations, on peut dire qu’on ne comprend rien de rien à cette énergie répulsive sombre.

Si l’on fait le bilan, matières et énergies connues composent à peine 5 % de l’Univers observé. La matière noire ferait 27 % de son contenu total et l’énergie sombre, un joli 68 %. Ainsi, 95 % de notre Univers nous sont totalement incompréhensibles. Étrangement, 95%, c’est la valeur correspondant exactement au taux de mon incompréhension des pensées de ma petite amie. Tout est dans tout. C’est sûrement le côté fractal de l’Univers. Ça ne m’aide pas à mieux la comprendre, mais à tout le moins à mieux l’accepter puisqu’elle est l’image miniature de notre Univers tout entier.

Wow, dernière grande nouvelle, ma théorie concernant les similitudes fractales entre l’Univers et ma petite amie s’est confirmée. Depuis qu’elle a lu ce texte, son attitude s’est grandement refroidie, elle me démontre une sombre et puissante énergie répulsive et elle est d’une humeur noire massacrante. Alors, lorsqu’elle m’a posé la question à savoir si j’aime l’Univers tel qu’il est, soyez certain que je lui ai répondu OUI sans hésiter. Je sais maintenant pourquoi certains mystères de l’Univers resteront pour toujours et à jamais dans la zone d’ombre. Un gars pas fou, ça surveille ses intérêts personnels !