Stephen Hawking et pb information

[Gabriel]

Bonjour.
Je lis dans l'article concernant Stefen Hawking et le problème de l'information que :

"la même théorie quantique, qui implique l’existence du rayonnement Hawking, affirme que l’information est indestructible. Techniquement on parle de conservation de l'unitarité."

Or le 2ième principe de la thermodynamique affirme que dans tout processus, l'entropie augmente, c'est à dire que le désordre augmente.
Donc l'information qui est liée à l'ordre doit diminuer ?

Comment concilier thermodynamique et théorie quantique ?
-----

[Murmure-du-vent]

La thermo est la science des degres de liberte auxquels on ne s'interesse pas. C'est ce qui la rend eremaquablement effficace au niveau macroscopique. Elle dit rien me semble t il sur la conservation de l'information contenue dans chaque particule.

[Deedee81]

Salut,

La thermo est la science des degres de liberte auxquels on ne s'interesse pas. C'est ce qui la rend eremaquablement effficace au niveau macroscopique. Elle dit rien me semble t il sur la conservation de l'information contenue dans chaque particule.

En effet, ça c'est la mécanique quantique. En MQ, l'équation d'évolution est unitaire. Cela se traduit par une conservation de l'information.

Comment concilier thermodynamique et théorie quantique ?

En fait, les deux ne sont pas incompatibles. L'entropie, ce n'est pas que de l'information brute. Le problème dit de l'information est assez trompeur quand à son titre. En effet, il n'y a pas de diminution de l'entropie dans le processus d'évaporation des trous noirs car il faut tenir compte de l'entropie du rayonnement émit (qui est fort élevée, c'est un rayonnement thermique).

Il est plus clair amha d'expliquer le problème comme suit (comme le fait Wald dans son livre, fort technique, j'ai eut beaucoup de mal à le lire. C'est bête mais je n'avais pas vu qu'il avait aussi des articles dans The Living Review et sur ArXiv, je viens de le voir. Ils sont sans doute plus abordables. googler avec "Wald Black Hole").

- Lorsqu'une particule est émise par le processus de Hawking, on a en fait une paire de particule créée près de l'horizon. Une d'énergie positive, qui s'éloigne du trou noir. Une d'énergie négative, plongeant dans le trou noir et le faisant "maigrir".
- Une telle paire de particules (ayant pour origine les fluctuations du vide) est intriquée. C'est-à-dire que leurs états sont liés.
- Le caractère unitaire de l'équation d'évolution implique que l'intrication reste présente indéfiniment
- Mais par contre, deux particules émises sont totalement non intriquées, à cause du caractère purement désordonné de cette émission
- Et lorsque le TN est totalement évaporé.... on a un problème. Où sont passées les particules intriquées ????

Comme l'explique Wald, en théorie quantique des champs en espace-temps courbe, on ne trouve pas de solution satisfaisante.
Par contre, en gravité quantique, le problème disparait.
Par exemple, en gravité quantique à boucles, le rayonnement émis n'est pas totalement thermique. Il contient d'infimes fluctuations qui emportent l'information contenue dans le trou noir.

Donc, tel qu'il est formulé, cela semble un faux problème. Toutefois, l'évaporation des trous noirs reste au coeur des phénomène extrême, excellent laboratoire des théories de gravitation quantique.
De plus, comme l'explique Rovelli dans The Living Review, il y a un lien profond entre thermodynamique - gravité - mécanique quantique, qu'on ne comprend pas vraiment. C'est comme si tout tenait ensemble de manière harmonieuse un peu par magie.

Il faudra amha encore beaucoup de travail avant de décrypter tout cela. D'autant que pour le moment, coté expérimental, c'est le régime sec.

[Gabriel]

Merci "Murmure du vent" et "deedi" pour vos réponse.
Les explications de "deedi" pour séparer entropie et information, sont remarquables !
Ces explications complètent à point, l'article sur Hawking.
Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

J'ai été voir l'article de Wald sur Living Reviews

http://relativity.livingreviews.org/...es/lrr-2001-6/ "The Thermodynamics of Black Holes"

C'est le même (ou à peu de chose près) que la partie qui en parle dans son livre.
C'est vraiment excellent (attention, ça reste assez costaud comme article).