Stephen Hawking était un cosmologiste mathématique britannique, mathématique et astrophysicien parmi les plus autoritaires et les plus connus au monde.
C'était l'un des rares hommes de science à avoir obtenu le succès international entre le grand public. Il a attribué sa notoriété dans l'imagination populaire, en particulier à son image de « génie handicapé«, Plutôt que ses recherches, qui sont très techniques et souvent connues uniquement d'experts.
De ce caractère scientifique si connu de la plupart, sa contribution inégalée à notre vision actuelle de l'univers est trop ignorée. Chez Skuola.net, nous avons décidé de consacrer un article à Hawking dans lequel nous essayons d'expliquer certaines de ses intuitions les plus brillantes.
Les découvertes de Stephen Hawking
Les principaux domaines de recherche de Hawking étaient la théorie cosmologique et la gravité quantique. En ce qui concerne la mécanique quantique, il a soutenu l'interprétation de nombreux mondes.
Selon certains, son travail sur la cosmologie quantique et la fonction des vagues de l'univers est la raison de l'intérêt redécouvert pour cette théorie.
Modèles mathématiques et singularité gravitationnelle
Il a travaillé sur la singularité dans les solutions des équations de terrain de la théorie de la relativité générale, en se concentrant en particulier sur les trous noirs. La singularité comme des trous noirs avait été découverte, mais se limitait à des conditions symétriques particulières de distribution de l'énergie massive.
La question est donc restée ouverte si la singularité est restée présente même dans des conditions moins symétriques et plus réalistes. À cet égard, Hawking a démontré en 1971 le premier de nombreux théorèmes qui fournissent un ensemble de circonstances suffisantes pour l'existence d'une singularité gravitationnelle en temps spatial.
Ce travail a indiqué que la singularité est une caractéristique générale et non occasionnelle de la relativité générale. Il a donc prouvé que l'univers devait être originaire du Big Bang. Une singularité dans laquelle les mêmes lois de la relativité générale cessent d'être valides en raison des effets quantiques.
Études sur les trous noirs
Il a fourni le test mathématique du théorème de levage de John Archibald Wheeler, c'est-à -dire que les trous noirs ne sont caractérisés que par trois propriétés: la masse, le moment angulaire et la charge électrique.
Il a également proposé les quatre lois de la thermodynamique des trous noirs, par analogie avec la thermodynamique classique. Afin de ne pas violer le deuxième principe de la thermodynamique.
Dans le cadre des théorèmes sur la singularité, Penrose et Hawking ont proposé qu'il n'y ait pas de singularité nue. C'est-à -dire une singularité isolée non entourée de l'horizon des événements.
Comme selon eux, une singularité ne doit pas être visible de l'extérieur en raison d'un principe qui a appelé la «censure cosmique».
La question de l'existence de la singularité nue reste toujours ouverte. En 1972, Hawking a énoncé le théorème de la zone de colportage, selon lequel la surface totale d'un trou noir ne diminue jamais.
Rayonnement de colportage
En 1974, il a montré que, d'un point de vue thermodynamique, les trous noirs sont des corps noirs et sont décrits par les lois de la thermodynamique. Autrement dit, ils possèdent une température et une entropie définie par leur champ gravitationnel et leur surface.
Par conséquent, malgré le théorème de la région, grâce à un phénomène quantique, les particules subatomiques (ainsi que la production de flashs de rayons gamma, les rayons Xe donnant naissance à la luminosité du quasar) devraient rayonner.
Ce rayonnement, connu sous le nom Rayonnement de colportagea des caractéristiques thermiques et devrait entraîner une diminution progressive de la masse du trou noir.
Le mécanisme quantique qui produit ce rayonnement est nécessaire car, à l'horizon des événements, des couples de particules et des antiparticules virtuels qui émettent normalement dans le vide des fluctuations quantiques pourraient se séparer.
Et l'un des deux pourrait tomber dans le trou noir. Tandis que l'autre pouvait lui échapper, au lieu d'anéantir les deux immédiatement après ou avant, il anéantisse avec la particule relative externe au trou noir. La particule est plutôt laissée pour s'échapper et est détectable sous forme de rayonnement.
L'antiparticule correspondant s'annihilera à la place avec une particule de la matière à l'intérieur du trou noir, diminuant ainsi la masse jusqu'à ce que le SO-calé « évaporation»Compléter après environ 1066 ans.
Il n'est pas encore clair, cependant, le résultat final possible de l'évaporation d'un trou noir. Bien que Hawking a émis l'hypothèse que les trous noirs peuvent devenir très petits, puis exploser avec une force extrême.
Hawking Bari en 1975 avec son collègue Kip Thorne que Cygnus X-1 (un trou noir probable d'étoile) n'était pas un trou noir. Avec la motivation qui avait dédié la vie aux études sur les trous noirs et, s'ils n'existaient pas, il aurait du moins consolé un pari.
Le physique britannique, cependant, a décidé de le laisser partir. Il s'est rendu lorsque, à partir de 1990, les données d'observation ont renforcé l'hypothèse de l'existence du trou noir, a confirmé aujourd'hui en grande partie.
Le paradoxe d'information des trous noirs
Le paradoxe d'information du trou noir implique que les informations pourraient « disparaître« Une fois terminé dans un trou noir. Permettant ainsi à de nombreux états physiques initiaux d'évoluer dans le même état identique.
Les particules et les corps qui se retrouvent dans un trou noir contiennent beaucoup d'informations relatives à leur état et à leur forme. Mais le trou noir ne peut être décrit qu'avec quelques variables (masse, moment angulaire et charge électrique). Il n'est donc pas clair si toutes les informations des particules qui se sont retrouvées dans le trou noir sont conservées à l'intérieur.
En particulier, la question cruciale est de savoir si les informations peuvent sortir, ou au contraire, elles sont détruites, tandis que le trou noir s'évapore lentement. La violation de la conservation de l'information conduirait à la violation de l'unité de la théorie qui devrait décrire la gravité quantique, considérée comme contre nature.
Trous noirs primordiaux
Une autre théorie soutenue par Hawking supposait la présence de trous noirs primordiaux. Ceux-ci seraient générés par des fluctuations de la densité de l'énergie de masse dans les tout premiers moments de la vie de l'univers plutôt que par l'effondrement d'une étoile massive.
Ces micro-trous noirs, pouvoir avoir une masse plus faible que ceux générés par l'effondrement de l'étoile, émettraient un rayonnement plus intense et seraient donc identifiés par les observateurs et observateurs astronomiques. Si ces rayonnements étaient réellement détectés, ils permettraient une vérification expérimentale de l'existence du rayonnement de colportage.
Ce n'était qu'une brève introduction à la figure et aux recherches effectuées par ce grand physique.
Je veux vous laisser avec une déclaration très emblématique:
« Einstein avait tort quand il a dit: » Dieu ne joue pas de dés. « La considération des trous noirs suggère non seulement que Dieu joue des dés, mais qu'il nous confond parfois en les jetant là où il ne peut pas être vu. »
