Hawking et les trous noirs je connais, pp 54 à 62

[Invité Julie Charland]

Voici un résumé de livre que j'avais fait, il y a quelques années, pour un club de la région de Québec:

 

''Hawking se met à réfléchir à ce qui arrive aux rayons lumineux sur l'horizon évémentiel d'un trou noir.Il sait que les rayons lumineux qui forment l'horizon évémentiel, la surface du trou noir, ne peuvent jamais s'approcher l'un de l'autre-parce qu'ils sont en suspension, incapables de s'échapper ou d'être aspirés dans le trou noir.En un éclair, il réalise ce que cela signifie. La surface d'un trou noir ne peut jamais décroître. Autrement dit, même si deux trous noirs se combinent, ils ne s'avalent pas l'un l'autre.Au contraire, leur aire totale ne peut que rester la même ou augmenter, jamais décroître. Voilà un point qui peut sembler bien abstrus-un détail pas spécialement excitant ou significatif. Et pourtant ses implications vont transformer toute notre conception de la nature d'un trou noir...

 

Hawking s'est rendu compte que le comportement de la surface d'un trou noir n'est pas sans ressembler de manière frappante à la seconde loi de la thermodynamique. Celle-ci affirme que l'entropie (ou désordre) à l'intérieur d'un système isolé reste toujours la même ou s'accroît; et que si deux systèmes se fondent, leur entropie combiné est plus grande que la somme de leurs entropies respectives. Fondamentalement, cela signifie que si les choses sont laissées en l'état, le désordre reste le même ou s'accroît. Il ne décroît jamais. (Hawking cite lui-même l'exemple d'une maison. Si on cesse d'y faire des réparations, le désordre augmente. Pour créer de l'ordre, ou réparer le désordre, il faut y mettre de l'énergie.)

 

Cette loi explique pourquoi certains processus sont irréversibles. Si on laisse tomber un verre, il ne peut pas reprendre sa forme-cela diminuerait son entropie, si nous considérons le verre comme un système séparé. L'entropie détermine la direction dans laquelle un processus irréversible doit aller. D'une certaine manière, elle indique la direction dans laquelle le temps doit avancer... Hawking va montrer à quel point (les connaissances concernant lers trous noirs sont fausses). La mécanique quantique fournit un indice vital pour la compréhension des trous noirs...

 

Il est d'abord nécessaire d'en savoir un peu plus sur la mécanique quantique... La grande découverte...est le principe d'incertitude qui dit qu'il est impossible de déterminer à la fois la position exacte et la vitesse exacte d'une particule...Ceci est en fait vrai de toutes choses dans la nature, des particules subatomiques aux galaxies, en passant par les tortues géantes- mais ce n'est qu'au niveau de l'atome et en deçà que les irrégularités que cela implique deviennent significatives.)... il en va des particules comme des champs-que nous pouvons considérer comme formés de particules. Le principe d'incertitude donne des résultats sidérants quand on l'applique à l'espace:

 

--L'espace aussi est un champs...

 

-Nous avons montré qu'il est impossible de mesurer simultanément et avec une précision absolue la valeur d'un champ, et la vitesse à laquelle il se transforme...

 

-Ceci signifie qu'aucun champ ne peut mesurer exactement zéro. Ceci serait une mesure exacte à la fois de sa valeur et de la vitesse de son changement. Impossible, selon le principe d'incertitude. Pourtant, si nous devons avoir un espace vide, ce champ doit être exactement zéro. Donc l'espace vide n'existe pas...

 

-Selon le principe d'incertitude, même dans l'espace, il y a toujours une minuscule incertitude... on ne peut pas ne rien avoir, donc on a des paires de particules virtuelles. Elles expliquent les oscillations de part et d'autre de zéro...

 

-Ces paires de particules virtuelles sont formées d'une particule et d'une antiparticule. L'une est positive, l'autre négative. Quand elles se rencontrent, elles s'annihilent. Ces paires de particules sont sans arrêt en train de rentrer et de sortir de la réalité, se formant et s'annihilant mutuellement.Ceci explique les infimes oscillations au dessus et en dessous de zéro.

 

Et qu'est-ce que cela a à voir avec les trous noirs?

 

-Les trous noirs existent dans l'espace, ce qui veut dire que ce processus se déroule tout autour d'eux.

 

Hawking spécule sur ce qui se passe exactement à la surface d'un trou noir, sur l'horizon évémentiel. Cet espace lui aussi contient des paires de particules virtuelles qui apparaissent. Mais avant qu'elles puissent s'annihiler, elles sont affectées par le trou noir. Le trou noir attire la particule négative et en même temps, éjecte la particule positive. Celle-ce s'échappe sous forme de rayonnement. Le trou noir émet effctivement un rayonnement thermique, c'est-à-dire de la chaleur. Il a ainsi une température mesurable.

 

De même, la particule à forte entropie qui tombe dans le trou noir fait augmenter la surface du trou noir.Cette augmentation de la surface du trou noir, aussi infime soit-elle, marque une augmentation de l'entropie du trou noir. Mais si le trou noir a une entropie, cela veut dire aussi qu'il doit avoir une température.

 

Cette température est en réalité presque négligeable-quelques millionièmes de degré au dessous du zéro absolu tout au plus-mais indéniablement présente. Hawking montre que les trous noirs ne sont pas noirs. Ils émettent du rayonnement-de la chaleur, comme s'ils étaient chauds.

 

Les implications de tout ceci transforme toute notre conception des trous noirs. Après tout ce ne sont pas les trous de vidange sans fond de l'univers, dans lesquels s'engloutissent la matière, l'espace-temps et les lois de la physique.Les trous noirs peuvent désormais être considérés comme des objets existants à l'intérieur de l'univers. Ils obéissent à la seconde loi de la thermodynamique. Ils ont de l'entropie. Ce qui signifie qu'ils ont même du temps. Ils ne sont plus invisibles-ils peuvent être vus par les lois de la physique.

 

Mais ce n'est pasd tout. En combinant la gravité des trous noirs et le comportement des particules virtuelles, Hawking a en réalité combiné la mécanique quantique et la relativité pour la première fois...

 

Un trou noir a du temps, il a de l'entropie et cette entropie augmente comme toute les autres. Ce qui signifie que finalement un trou noir disparaît en rayonnement pur. Autrement dit, à la fin, il 'explose'.''

 

tiré de Hawking et les trous noirs je connais, pp 54 à 62

[je11]

Je viens de lire 2 ouvrages d'Hawking:

"Commencement du temps et fin de la physique"

"Une histoire brève du temps" et il me reste

"La nature de l'espace et du temps"

Je ne suis pas en mesure d'en débattre tellement tout m'est paru abstrait malgré l'attrait que j'ai pour tenter de comprendre.

En tout cas c'est fort intéressant.

Mais sans moi pour le débat!

[Invité Julie Charland]

Je viens de lire 2 ouvrages d'Hawking:

"Commencement du temps et fin de la physique"

"Une histoire brève du temps" et il me reste

"La nature de l'espace et du temps"

Je ne suis pas en mesure d'en débattre tellement tout m'est paru abstrait malgré l'attrait que j'ai pour tenter de comprendre.

En tout cas c'est fort intéressant.

Mais sans moi pour le débat!

 

Est-il nécessaire de débattre?

 

La science est souvent, du moins pour moi, difficilement accessible. Tenter de comprendre est un défit intéressant;) Je suis contente quand j'y arrive. Avec l'effort, j'y arrive assez souvent... mais pas toujours!

 

Julie

 

Julie

[GéGé]

Un trou noir a du temps,

ça c'est joli!

 

 

... Excuse moi, je suis d'humeur badine, ce soir....

[jarnicoton]

Mais ce n'est pasd tout. En combinant la gravité des trous noirs et le comportement des particules virtuelles, Hawking a en réalité combiné la mécanique quantique et la relativité pour la première fois...

 

J'ai lu il y a longtemps et tout oublié, mais Hawking doit avoir raison puisque je trouve la même chose.

En rédigeant mon exposé sur les trous noirs dans mon blog, j'ai trouvé dans un livre que pour voir un trou noir émettre des particules données, il faut que

son rayon (lié à "G", RG) soit commensurable (je ne sais plus quelle proportion) avec la distance dont les deux particules de la paire virtuelle peuvent s'écarter avant de se rejoindre et disparaître (distance liée à "h", MQ).

Je confirme donc ce que semble dire Hawking.

Donc, je me proposais de consacrer une soirée arrosée prochaine à creuser la question par le moyen des "calculs naïfs"' que j'affectionne (traiter RG ou MQ comme si c'était du newtonien et voir ce que ça donne), parce qu'ils fournissent souvent des résultats surprenants de pertinence.

(ceux qui savent ne me renseignent pas, SVP, parce que j'aime trouver des trucs tout seul).

[Invité Julie Charland]

J'ai lu il y a longtemps et tout oublié, mais Hawking doit avoir raison puisque je trouve la même chose.

Je confirme donc ce que semble dire Hawking.

 

(ceux qui savent ne me renseignent pas, SVP, parce que j'aime trouver des trucs tout seul).

 

Si tu dis la même chose que Hawking, c'est que Hawking a raison:cool: Je ne peux pas répondre à tes questionnements... Par chance, tu aimes trouver tes trucs tout seul;) Alors, trouve et on arrosera ça:beer:

 

Julie

[Invité Julie Charland]

ça c'est joli!

 

 

... Excuse moi, je suis d'humeur badine, ce soir....

 

Cré Gégé