Hawking's black hole paradox explained - Fabio Pacucci

Traducteur: Lucie Jouan Relecteur: eric vautier

Scientists work on the boundaries of the unknown,

Les scientifiques travaillent aux frontières de l'inconnu,

where every new piece of knowledge forms a path into a void of uncertainty.

où chaque nouvelle connaissance forme un chemin vers un vide d'incertitude.

And nothing is more uncertain–

Et rien n'est plus incertain -

or potentially enlightening– than a paradox.

ou potentiellement parlant - qu'un paradoxe.

Throughout history,

Á travers l'histoire,

paradoxes have threatened to undermine everything we know,

les paradoxes ont menacé d'ébranler tout ce que nous savons,

and just as often, they’ve reshaped our understanding of the world.

et tout aussi souvent, ils ont remodelé notre compréhension du monde.

Today, one of the biggest paradoxes in the universe

Aujourd'hui, l'un des plus grands paradoxes de l'univers

threatens to unravel the fields of general relativity and quantum mechanics:

menace de réduire à néant les domaines

de la relativité générale et de la mécanique quantique :

the black hole information paradox.

le paradoxe de l'information du trou noir.

To understand this paradox,

Pour comprendre ce paradoxe,

we first need to define what we mean by "information."

nous devons d'abord définir ce que nous entendons par « information ».

Typically, the information we talk about is visible to the naked eye.

Généralement, l'information dont nous parlons est visible à l’œil nu.

For example,

Par exemple, ce genre d'informations nous indique

this kind of information tells us that an apple is red, round, and shiny.

qu'une pomme est rouge, ronde, et brillante.

But physicists are more concerned with quantum information.

Mais les physiciens s'intéressent davantage à l'information quantique.

This refers to the quantum properties of all the particles that make up that apple,

Il s'agit des propriétés quantiques de toutes les particules

qui composent cette pomme, telles que leur position,

such as their position, velocity and spin.

leur vitesse et leur rotation.

Every object in the universe is composed

Chaque objet de l'univers est composé

of particles with unique quantum properties.

de particules aux propriétés quantiques uniques.

This idea is evoked most significantly in a vital law of physics:

Cette idée est évoquée plus significativement

dans une loi vitale de la physique :

the total amount of quantum information in the Universe must be conserved.

« La quantité totale d'informations quantiques dans l'Univers

doit être conservée. »

Even if you destroy an object beyond recognition,

Même si vous détruisez totalement un objet,

its quantum information is never permanently deleted.

ses informations quantiques ne sont jamais effacées définitivement.

And theoretically, knowledge of that information

Et en théorie, la connaissance de cette information

would allow us to recreate the object from its particle components.

nous permettrait de recréer l'objet à partir de ses composants particulaires.

Conservation of information isn’t just an arbitrary rule,

La conservation de l'information n'est pas juste une règle arbitraire,

but a mathematical necessity, upon which much of modern science is built.

mais une nécessité mathématique,

sur laquelle repose une grande partie de la science moderne.

But around black holes, those foundations get shaken.

Mais autour des trous noirs, ces fondations sont ébranlées.

When an apple enters a black hole,

Lorsqu'une pomme entre dans un trou noir,

it seems as though it leaves the universe,

il semblerait qu'elle quitte l'univers,

and all its quantum information becomes irretrievably lost.

et que toutes ses informations quantiques soient irréparablement perdues.

However, this doesn’t immediately break the laws of physics.

Cependant, cela ne brise pas immédiatement les lois de la physique.

The information is out of sight,

L'information est hors de vue,

but it might still exist within the black hole’s mysterious void.

mais elle peut encore exister dans le vide mystérieux du trou noir.

Alternatively, some theories suggest

Parallèlement, certaines théories suggèrent

that information doesn’t even make it inside the black hole at all.

que cette information ne parvient même pas à l'intérieur du trou noir.

Seen from outside, it’s as if the apple’s quantum information

Vu de l'extérieur, c'est comme si l'information quantique de la pomme

is encoded on the surface layer of the black hole, called the event horizon.

était codée sur la couche superficielle du trou noir,

appelée l'horizon des événements.

As the black hole’s mass increases,

Plus la masse du trou noir augmente,

the surface of the event horizon increases as well.

plus la surface de l'horizon des événements augmente également.

So it’s possible that as a black hole swallows an object,

Il est donc possible qu'à mesure qu'un trou noir avale un objet,

it also grows large enough to conserve the object’s quantum information.

il devienne assez grand pour conserver l'information quantique de l'objet.

But whether information is conserved inside the black hole or on its surface,

Mais que l'information soit conservée à l'intérieur du trou noir

ou à sa surface, les lois de la physique restent intactes -

the laws of physics remain intact–

until you account for Hawking Radiation.

jusqu'à ce que vous preniez en compte le rayonnement de Hawking.

Discovered by Stephen Hawking in 1974,

Découvert par Stephen Hawking en 1974,

this phenomenon shows that black holes are gradually evaporating.

ce phénomène montre que les trous noirs s'évaporent progressivement.

Over incredibly long periods of time

Sur des périodes incroyablement longues,

black holes lose mass as they shed particles away from their event horizons.

les trous noirs perdent de la masse à mesure qu'ils relâchent des particules

de leur horizon des événements.

Critically, it seems as though the evaporating particles

D'un point de vue critique, il semblerait que les particules évaporées

are unrelated to the information the black hole encodes–

ne soient plus liées à l'information que le trou noir code -

suggesting that a black hole and all the quantum information it contains

suggérant qu'un trou noir et toute l'information quantique qu'il contient

could be completely erased.

pourraient être complètement effacés.

Does that quantum information truly disappear?

L'information quantique disparaît-elle vraiment ?

If not, where does it go?

Si ce n'est pas le cas, où va-t-elle ?

While the evaporation process would take an incredibly long time,

Bien que le processus d'évaporation prendrait un temps incroyablement long,

the questions it raises for physics are far more urgent.

les questions qu'il soulève pour la physique sont bien plus urgentes.

The destruction of information

La destruction de l'information nous obligerait à réécrire

would force us to rewrite some of our most fundamental scientific paradigms.

certains de nos paradigmes scientifiques les plus fondamentaux.

But fortunately, in science,

Mais heureusement, en science,

every paradox is an opportunity for new discoveries.

chaque paradoxe est une opportunité pour de nouvelles découvertes.

Researchers are investigating a broad range of possible solutions

Les chercheurs enquêtent sur un large éventail de solutions possibles

to the Information Paradox.

au paradoxe de l'information.

Some have theorized

Certains ont émis l'hypothèse

that information actually is encoded in the escaping radiation,

que l'information est codée dans le rayonnement qui s'échappe,

in some way we can’t yet understand.

d'une façon que nous ne comprenons pas encore.

Others have suggested the paradox is just a misunderstanding

D'autres ont suggéré que le paradoxe n'est qu'une mauvaise compréhension

of how general relativity and quantum field theory interact.

dont la relativité générale et la théorie des champs quantiques interagissent.

Respectively,

Respectivement, ces deux théories décrivent les phénomènes physiques

these two theories describe the largest and smallest physical phenomena,

les plus grands et les plus petits,

and they’re notoriously difficult to combine.

et ils sont notoirement difficiles à combiner.

Some researchers argue that a solution to this and many other paradoxes

Certains chercheurs soutiennent

que la solution à ce paradoxe et à de nombreux autres

will come naturally with a “unified theory of everything.”

viendra naturellement avec une « une théorie unifiée du tout ».

But perhaps the most mind-bending theory to come from exploring this paradox

Mais la théorie la plus époustouflante de l'exploration de ce paradoxe

is the holographic principle.

est peut-être le principe holographique.

Expanding on the idea that the 2D surface of an event horizon

Développant l'idée que la surface 2D d'un horizon des événements

can store quantum information,

peut stocker des informations quantiques,

this principle suggests that the very boundary of the observable universe

ce principe suggère que la limite même de l'univers observable

is also a 2D surface encoded with information

est aussi une surface 2D codée avec des informations

about real, 3D objects.

d'objets 3D réels.

If this is true, it’s possible that reality as we know it

SI cela s'avère vrai, il est possible que la réalité telle que nous la connaissons

is just a holographic projection of that information.

ne soit qu'une projection holographique de ces informations.

If proven, any of these theories would open up new questions to explore,

Si cela est prouvé, l'une ou l'autre de ces théories soulèverait

de nouvelles questions à explorer, tout en préservant

while still preserving our current models of the universe.

nos modèles actuels de l'univers.

But it’s also possible that those models are wrong!

Mais il est aussi possible que ces modèles soient faux !

Either way, this paradox has already helped us take another step

Quoi qu'il en soit, ce paradoxe nous a déjà aidés à faire un pas de plus

into the unknown.

vers l'inconnu.