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Qu'arriverait à l'information contenue à l'intérieur d'un livre avalé par un trou noir ? Les travaux récents d'une équipe de physiciens tentent de démontrer que dans un futur très éloigné, le trou noir régurgiterait finalement le contenu entier de l'ouvrage: même un trou noir ne serait donc pas capable de détruire l'information.
Depuis des décennies cette question cristallise le conflit entre la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale d'Einstein.
Selon la mécanique quantique l'information contenue dans les états quantiques doit être préservée – et pas seulement les mots du livre, mais la description complète de chaque atome ou particule. Ainsi en observant un quelconque système aujourd'hui, on devrait en théorie être capable d'établir son état hier.
Mais la relativité semble indiquer que l'information peut être détruite. Toute chose qui tombe dans un trou noir est condamnée à l'oubli, parce que selon la relativité générale elle finira par rencontrer une "singularité" de l'espace-temps. En ce point, la gravitation devient infinie, et toute structure est détruite.
La singularité peut être considérée comme une "frontière" de l'univers, et tout ce qui l'atteint cesse purement et simplement d'exister. "L'espace-temps de la relativité générale se termine sur cette singularité," mentionne le physicien théorique Abhay Ashtekar de l'université d'Etat de Pennsylvanie.
Les physiciens pensent qu'il existe une résolution à ce paradoxe qui devrait être apportée par une théorie quantique de la gravitation. Et bien qu'aucune théorie de la sorte, pleinement satisfaisante, n'existe encore, les scientifiques pensent qu'une certaine forme de "flou quantique" de l'espace-temps pourrait lisser la singularité, sauvegardant l'information de la destruction.
Ashtekar et ses collègues Victor Taveras et Madhavan Vadararajan ont tenté des poser des bases plus solides pour cette notion. Ils ont établi des équations quantiques pour la géométrie de l'espace-temps d'un trou noir, mais ceci dans un univers restreint à deux dimensions, une dimension d'espace et une dimension de temps. "Les équations sont semblables, mais aussi beaucoup plus simples," indique Ashtekar.
Les théoriciens ont suivi l'état quantique de leur trou noir simplifié lors de sa formation et de son évolution. Dans leur modèle, il n'y a aucune singularité, aucun frontière d'espace-temps et toute l'information est ainsi préservée.
Par la suite le trou noir s'évaporera lentement dans un processus appelé rayonnement de Hawking, et l'information réapparaîtra. En collectant et en analysant ce rayonnement il serait possible en théorie de découvrir ce qui est entré dans le trou noir, et donc de relire tous les livres qui seraient éventuellement tombés dedans.
"Si nous connaissons les détails de la gravitation quantique, alors théoriquement nous pourrons repasser le film en arrière et dire exactement comment le trou noir s'est formé," affirme Ashtekar.
En pratique, il y aurait cependant quelques problèmes. Pour un trou noir quelconque de taille raisonnable, le rayonnement de Hawking est si faible qu'il mettra un temps considérable à s'évaporer, un laps de temps prodigieusement plus long que l'âge actuel de l'univers. Et d'autre part, bien que l'information soit effectivement présente dans le principe, son décodage se révélera d'une complexité inimaginable..
- Source: New Scientist Space
Illustration: NASA.Mai/2008
Depuis des décennies cette question cristallise le conflit entre la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale d'Einstein.
Selon la mécanique quantique l'information contenue dans les états quantiques doit être préservée – et pas seulement les mots du livre, mais la description complète de chaque atome ou particule. Ainsi en observant un quelconque système aujourd'hui, on devrait en théorie être capable d'établir son état hier.
Mais la relativité semble indiquer que l'information peut être détruite. Toute chose qui tombe dans un trou noir est condamnée à l'oubli, parce que selon la relativité générale elle finira par rencontrer une "singularité" de l'espace-temps. En ce point, la gravitation devient infinie, et toute structure est détruite.
La singularité peut être considérée comme une "frontière" de l'univers, et tout ce qui l'atteint cesse purement et simplement d'exister. "L'espace-temps de la relativité générale se termine sur cette singularité," mentionne le physicien théorique Abhay Ashtekar de l'université d'Etat de Pennsylvanie.
Les physiciens pensent qu'il existe une résolution à ce paradoxe qui devrait être apportée par une théorie quantique de la gravitation. Et bien qu'aucune théorie de la sorte, pleinement satisfaisante, n'existe encore, les scientifiques pensent qu'une certaine forme de "flou quantique" de l'espace-temps pourrait lisser la singularité, sauvegardant l'information de la destruction.
Ashtekar et ses collègues Victor Taveras et Madhavan Vadararajan ont tenté des poser des bases plus solides pour cette notion. Ils ont établi des équations quantiques pour la géométrie de l'espace-temps d'un trou noir, mais ceci dans un univers restreint à deux dimensions, une dimension d'espace et une dimension de temps. "Les équations sont semblables, mais aussi beaucoup plus simples," indique Ashtekar.
Les théoriciens ont suivi l'état quantique de leur trou noir simplifié lors de sa formation et de son évolution. Dans leur modèle, il n'y a aucune singularité, aucun frontière d'espace-temps et toute l'information est ainsi préservée.
Par la suite le trou noir s'évaporera lentement dans un processus appelé rayonnement de Hawking, et l'information réapparaîtra. En collectant et en analysant ce rayonnement il serait possible en théorie de découvrir ce qui est entré dans le trou noir, et donc de relire tous les livres qui seraient éventuellement tombés dedans.
"Si nous connaissons les détails de la gravitation quantique, alors théoriquement nous pourrons repasser le film en arrière et dire exactement comment le trou noir s'est formé," affirme Ashtekar.
En pratique, il y aurait cependant quelques problèmes. Pour un trou noir quelconque de taille raisonnable, le rayonnement de Hawking est si faible qu'il mettra un temps considérable à s'évaporer, un laps de temps prodigieusement plus long que l'âge actuel de l'univers. Et d'autre part, bien que l'information soit effectivement présente dans le principe, son décodage se révélera d'une complexité inimaginable..
- Source: New Scientist Space
Illustration: NASA.Mai/2008