Inside Black Holes - Stanford

Au début de son exposé, Susskind - directeur de l’Institut de physique théorique à Stanford- dira qu’avec le trou noir on se trouve dans le domaine de la gravitation quantique, au sens où la gravité et les lois quantiques jouent de façon quasiment égales et concurrentes ce qui n’est pas du tout le cas ailleurs dans l’Univers. Il y a des éléments dans son exposé énoncés apparemment de façon contradictoire ou porteurs de contradictions ce qui fait qu’il est parfois difficile de s’y retrouver. Sa théorie est originale et singulière car elle combine les effets d’une gravitation forte alliée avec la MQ pour introduire une représentation de l’Univers comme hologramme. Cette conception très originale a donné lieu à de nombreuses discussions avec Stephen Hawkins.
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L’entropie du trou noir est celle de la surface de son horizon, contrairement à la physique classique qui affirme que l’entropie est celle du volume contenu à l’intérieur de l’aire fermée. D’après la troisième loi de la thermodynamique, l’entropie thermique à l’intérieur d’un TN serait très basse car sa température est très peu élevée. La théorie informationnelle survient très tôt dans son exposé et il dira que lorsqu’un photon tombe dans un trou noir il parlera alors d’information captée et il sera question de bit d’information. Photon et quantité d’information deviennent homologues.
La masse du TN étant très élevée son énergie le sera aussi d’après la formule d’équivalence masse-énergie d’Einstein. Cette énergie énorme rayonne sous forme de chaleur par sa surface et le trou noir est voué à l’évaporation donc à sa disparition à plus ou moins long terme, ce qui donne lieu à une controverse avec Hawkins sur ce sujet. Son entropie est proportionnelle au cube de la constante c et inversement proportionnelle à h, constante de Planck, donc une entropie très élevée elle aussi et celle-ci représente pour Susskind une mesure de la quantité d’information qu’il renferme. Sa température est proportionnelle à h et inversement proportionnelle à sa masse donc elle est apparemment très basse mais Susskind affirme qu’en fait que non et qu’elle serait élevée ce qui paraît contradictoire. Il n’y aurait rien à l’intérieur d’un trou noir (surprenant car d’où provient alors cette force d’attraction énorme mais explicable d’un point de vue relativiste pour lui ? ou alors j’ai mal compris) et l’arrivée d’un photon ne fait qu’accroitre l’aire de sa surface dont il donnera la formule différentielle. Concernant la surface du trou noir, Susskind dira qu’il y a quelque chose de l’hologramme: il s’agit pour lui d’un “comme si“, d’une hypothèse d’analogie apparemment. Cet encodage est relatif et justifié par l’intrication quantique ainsi que par la localisation entre des particules liées à l’intérieur et à l’extérieur du TN, ce qui l’amènera à affirmer que l’univers externe au trou noir est codé à l’intérieur de celui-ci. Tout cela forme l’armature d’une théorie intrinsèque à l’univers et en étroite relation avec la conservation de l’information et de son codage à la surface d’un trou noir.
Une expérience de pensée consistera à choisir une paire d’électron-positron intriqués et corrélés, issus par exemple de la désintégration d’un photon ou de la théorie quantique des champs dans laquelle une paire de particule peut émaner du vide. Il imaginera ensuite ce qui se passe si l’une des particules tombe dans le trou noir. Conformément à la MQ la corrélation continuera d’exister après sa chute mais du coup que deviendra l’autre ? Cette expérience de pensée semble constituer l’ossature de sa théorie du TN comme hologramme.

Remarques tout à fait personnelles (et à corriger si nécessaire): la troisième loi de la thermodynamique établit l’entropie comme thermique et directement liée à la température du corps concerné mais depuis cette loi on parle d’entropie gravitationnelle, informationnelle et d’autres encore. Shrödinger en 44 a essayé d’introduire le concept de néguentropie, entropie négative qui selon lui devait expliquer et permettre de comprendre des phénomènes biologiques comme l’apparition de la vie mais ce concept lié à l’auto-organisation n’a pas eu semble-t-il d’avenir en physique. On parle pourtant bien de pression et d’énergie négative, ce dernier concept ayant permis la prévision de l’existence du positron par Dirac. Tout se passe comme si (je dis bien comme si) de scalaire ces grandeurs énergie et pression devenait un peu vectorielle avec un sens mais pas obligatoirement de direction ce qui fait que ce ne sont pas à proprement parler des vecteurs : une ontologie qui reste difficile à concevoir bien que cette négativité soit admise et totalement opérante dans les sciences d’un point de vue mathématique. L’entropie informationnelle est quant à elle quasi-intuitive en regard de la théorie de l’information que ce soit dans les domaines numérique ou analogique.
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