La théorie du trou blanc pour comprendre l’origine de l’univers

AGI – Une version allégée complémentaire de ce chef-d’œuvre de diffusion scientifique qu’il était est arrivée en librairie il y a quelques jours “Du Big Bang aux trous noirs” de Stephen Hawking. L’auteur est un physicien italien, l’un des plus grands experts de la théorie de la relativité et auteur de nombreux ouvrages de vulgarisation scientifique, le professeur Carlo Rovelli, Vérone de 66 ans, responsable de l’Equipe de gravité quantique du Centre de physique théorique de l’université d’Aix-Marseille. Est intitulé ‘White Holes – Inside the Horizon’ et vient d’être publié par Adelphi (Petite bibliothèque – pp. 144 ; prix 14 euros) dans un format de poche agile semblable à celui que ce physicien théoricien au vice de littérature a révélé au grand public en 2014, « Sette brevi folleto di physics », également publié par la maison d’édition milanaise et traduit dans plus de 40 langues.

“Trous blancs” poursuit idéalement le discours de Hawking sur les trous noirs en y mettant fin (ou l’accomplissement) sa théorie – plus tard confirmée expérimentalement – sur quels sont les éléments les plus mystérieux du cosmos. Les trous noirs sont des étoiles qui n’ont plus de vie et commencent à se contracter sous l’effet de la gravité. Ils se referment sur eux-mêmes et entraînent tout ce qui se trouve à proximité dans ce qu’on appelle l’horizon des événements au-delà duquel rien ne peut s’échapper.

Le trou noir continue de se contracter pendant des milliards d’années (attention : c’est ce que l’on voitou nous de l’extérieur, tandis qu’à l’intérieur où le temps et l’espace sont influencés et courbés par une gravité très forte, tout se passe en quelques secondes ou minutes) jusqu’à ce que nous atteignions un moment où cette valeur devient infinie et que nous parlions d’un point de singularité. La relativité générale d’Einstein ne s’applique plus ici.

Et c’est là que Rovelli intervient avec une hypothèse fascinante et révolutionnaire basée sur la fusion entre le quantum et la gravité et postule que l’espace-temps lui-même, qui est quantifié, est tissé de minuscules boucles uniques qui ne peuvent plus être décomposées. C’est-à-dire que la contraction dans le trou noir ne peut pas dépasser une certaine limite car une seule boucle ne peut plus se contracter. Et ainsi la soi-disant «gravité quantique en boucle» prédit qu’un phénomène d’inversion du temps se produira pour lequel le processus inverse commence et le trou noir devient un trou blanc et toute l’information qu’il contient est expulsée : si rien ne peut sortir du trou noir, rien ne peut entrer dans le trou blanc. Une sorte de rebond quantique basé sur une théorie spéculative de la gravité quantique qui pourrait résoudre le paradoxe selon lequel les trous noirs détruisent toute information.

Dans “Trous blancs”, Rovelli raconte comment il en est arrivé là il y a neuf ans avec son collègue universitaire Hal Haggard pour formuler puis développer cette théorie qui, explique-t-il, “a fonctionné, du moins en théorie”, mais qui n’a encore obtenu aucune confirmation expérimentale. « Je ne sais pas si c’est vrai – admet-il dans le livre – je ne sais même pas si les trous blancs existent vraiment, en réalité. Nous en savons beaucoup sur les trous noirs (nous les voyons) personne n’a encore vu de trous blancs”.

Un thème difficile (euphémisme !) exposé dans le livre, mais traité avec une rare sagesse par Rovelli qui, suivant la règle d’or de Hawking (dans son ‘Du Big Bang aux trous noirs’ écrivait qu’il savait que chaque formule qu’il mettait dans le livre réduisait de moitié le lectorat), n’insère pas de formules même pas la plus importante de toutes, e=mc2 (il se borne à dire que pour la théorie de la relativité masse et énergie c’est la même chose). Et puis il raconte sa théorie, comme s’il s’agissait d’un courant de conscience comme ‘Ulysses’ ou ‘Finnegans Wake’ de Joyce – il n’utilise pas de majuscules et rapporte ponctuellement qu’il a réécrit plusieurs fois des passages – citant le bien-aimé Dante, se laissant presque mener par la main sur le chemin de l’ascension dans la Divine Comédie qui devient une sorte de modèle théorique pour expliquer les trous blancs : comme Dante au Paradis finit par passer de l’autre côté de l’Univers, il en est de même pour l’information d’un trou noir qui a passé le point de singularité (« traversant la région où la théorie d’Einstein prévoyait la fin des temps, pour un bref instant l’espace et le temps n’existent plus ») on passe de l’autre côté et, comme une balle rebondissante, tout renverse sa course et, comme un trou blanc, expulse tout.

Rovelli écrit : « L’étoile de Planck est le nom donné à l’ensemble du phénomène : l’étoile s’enfonçant dans le trou noir, le rebond, le trou blanc, jusqu’à ce que tout ressorte à nouveau ». La physique a un double aspect : la science d’une part et la philosophie de l’autre. Et encore une fois Rovelli ne manque pas de parler beaucoup de la question du temps, du fait que c’est un aspect lié au déséquilibre de l’univers et qu’il rend tout processus irréversible tant que cette situation de déséquilibre persiste car , ajoute-t-il, “dans un univers en équilibre aucun phénomène ne permettrait de distinguer le passé du futur: nous ne saurions dire dans quel sens va le temps ». Des thèmes un peu complexes et pas trop intuitifs, mais certainement passionnants, comme celui pour qui le passé et le futur ne sont qu’une question de perspective.

A la fin du livre, l’écrivain pose la question séculaire : “Les trous blancs sont-ils vraiment là ? Personne n’est encore capable de répondre à cette question. Certes, les identifier, même s’ils pourraient se chiffrer en milliards, ne sera pas aisé car étant donné qu’une grande partie du trou noir perd de la matière et de l’énergie (s’évapore) avant de s’effondrer et finalement de se transformer en trou blanc, ce dernier aurait la taille d’un cheveu et, explique Rovelli, « contrairement à un cheveu, il n’a pas de charges électriques, donc il n’interagit pas avec la lumière : vous ne pouvez pas le voir. Il n’a qu’une très faible force de gravité ». Et pourtant, ajoute-t-il, « peut-être aurions-nous pu les détecter depuis longtemps déjà, sans les avoir encore reconnus : les astronomes – ajoute-t-il – ont observé depuis longtemps que l’univers fourmille d’une mystérieuse poussière invisible, qui ne se montre que par ses la gravité. C’est ce qu’on appelle la « matière noire ».

Et donc Rovelli ajoute un dernier morceau à sa théorie et écrit idéalement le mot “continuer” à la fin de son livre où, avec la théorie quantique en boucle de la gravité sur les trous blancsa peut-être résolu l’un des plus grands mystères du cosmos.

@andreacauti