Hommage

La disparition de Stephen Hawking

Hubert Krivine - Science et pseudo-sciences n°324 - avril / juin 2018

Un très grand physicien

JPEG - 52 ko
Stephen Hawking présenté par sa fille Lucy Hawking lors de la conférence qu’il a donnée pour le 50e anniversaire de la NASA.

Stephen Hawking est mort mercredi 14 mars 2018 à l’âge de 76 ans. Ce fut un très grand physicien et ses travaux continueront longtemps à irriguer la recherche scientifique. Que le lecteur en juge : contre l’opinion prévalente selon laquelle les trous noirs ne pouvaient pas rayonner, on lui doit non seulement la prévision du rayonnement dit de Hawking, mais aussi les contradictions qu’il impliquait avec la théorie de la mécanique quantique. Pour le lecteur que ceci pourrait laisser dubitatif, précisons un peu l’affaire.

Le trou noir

D’abord qu’est-ce qu’un trou noir ? Si vous lancez vers le haut un objet depuis la surface d’une planète, il montera d’autant plus haut que sa vitesse initiale sera élevée et, au-delà d’une certaine vitesse, il ne retombera plus jamais. Cette vitesse – appelée vitesse de libération – est la vitesse de lancer minimale nécessaire pour échapper à la gravitation de la planète. Cette vitesse augmente avec la masse de cette dernière1. On pourrait se demander alors ce qui se passerait pour un astre si massif que la vitesse de libération serait celle de la lumière. Car, comme aucun objet matériel ne peut atteindre celle de la lumière (300 000 km/s), aucun corps ne pourrait s’en échapper puisqu’il ne pourrait parvenir à sa vitesse de libération. Voilà l’image très naïve d’un trou noir classique. Avec sa masse gigantesque, il attire tout et rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière.

JPEG - 134.5 ko
Le trou noir Cygnus X-1 résulte de l’effondrement d’une étoile massive. Sur cette vue d’artiste, il ingère l’étoile bleue.

Pourquoi « image naïve » ? La structure des « vrais » trous noirs, ceux qui ont été mis en évidence (indirectement, puisqu’ils n’émettent pas de lumière) à partir des années 1970, doit se comprendre dans le cadre de la théorie générale de la relativité et l’interaction avec l’extérieur dans celui de la mécanique quantique. Ces trous noirs sont des astres massifs, résultats de la fin de vie d’étoiles géantes (au-delà de quatre masses solaires). Ce qu’a conjecturé Hawking, c’est que les « fluctuations du vide » d’origine quantique pouvaient néanmoins leur permettre de rayonner.

Le vide n’est pas vide

Selon la mécanique quantique, le vide ne peut avoir une énergie fixée (par exemple une énergie qui serait constamment nulle). Ce qu’on appelle le vide est en permanence le siège de créations et annihilations de paires virtuelles de particules/anti-particules et ce, pendant des temps extrêmement courts, pour ne pas « trop » violer le principe de conservation de l’énergie. C’est ce qu’on appelle « les fluctuations du vide ». Si une de ces deux particules virtuelles est happée par le trou noir, il peut se faire que son anti-particule se recombine avec une autre particule virtuelle de ce même vide et émette alors un photon. Il y aurait donc rayonnement du trou noir, ou plutôt de son voisinage. Ce rayonnement serait d’autant plus faible que le trou noir est massif. Il serait indécelable pour les trous noirs d’origine stellaire. Mais d’autres origines sont théoriquement possibles.

Jusque-là, tout va bien, si j’ose dire. Sauf que la réalisation de ce scénario violerait des principes de physique quantique sur la « conservation de l’information ». Derrière tout ceci, reste le vieux problème d’unifier la mécanique quantique et la théorie de la relativité. C’est certainement le problème non résolu le plus important de la physique actuelle.

Un vulgarisateur étonnamment populaire

Stephen Hawking a souvent été décrit comme un vulgarisateur de génie : son livre, Une brève histoire du temps : du Big Bang aux trous noirs, a été vendu à plus de 10 millions d’exemplaires et traduit dans 35 langues. Osons le dire : ce succès planétaire d’un livre à peu près incompréhensible pour la plupart des gens – y compris des physiciens – qui l’ont acheté, doit certainement beaucoup, au-delà de la réputation scientifique, à la personnalité (sympathique) et au courage dont l’auteur a dû faire preuve pendant une grande partie de sa vie pour lutter contre sa terrible maladie.

Il a très clairement défendu l’athéisme, ce qui n’est pas aujourd’hui si évident quand l’air du temps pousse bien des scientifiques à composer avec un mysticisme quasi religieux.

Enfin, il a pris une position qui me semble peu fondée en affirmant « que le développement d’une intelligence artificielle complète pourrait mettre fin à la race humaine  ». Ce pourra être l’objet d’autres articles.

1 Sur Terre, elle vaudrait de l’ordre de 40 000 km/h.

Mis en ligne le 31 août 2018
1822 visites

Explorer par thème


Valid HTML 4.01 Transitional CSS Valide !