Astronomie

Pouvez-vous échapper à un trou noir en entrant dans une autre (4e) dimension ?

Pouvez-vous échapper à un trou noir en entrant dans une autre (4e) dimension ?

J'imagine que s'il y avait un trou noir 2D sur un morceau de papier, et que quelque chose était à l'intérieur du trou noir avait accès à la 3ème dimension, ils pourraient simplement sortir "vers le haut" du trou noir. Serait-il possible que s'il y avait quelque chose, peut-être une particule qui était à l'intérieur d'un trou noir, s'en échappe en entrant dans la 4e dimension et en retournant dans la 3e dimension ailleurs dans l'espace ?


Tout dépend de la façon dont la gravité fonctionne dans votre univers hypothétique. Imaginons un trou noir de Flatland.

En plaine (un monde bidimensionnel intégré dans un monde tridimensionnel), une étoile bidimensionnelle s'effondre et forme un trou noir. Que se passe-t-il ensuite ? Eh bien, il est au moins possible d'imaginer qu'en terrain plat, la gravité ne passe pas de l'univers 2D dans l'univers 3D. Cela signifie qu'une particule dans le monde 3D pourrait traverser le disque du trou noir 2D. Il ne serait "dans" le trou noir qu'un instant.

Il est également plausible que la gravité provoque une courbure de l'espace-temps non seulement dans le monde plat en 2D, mais dans le monde en 3D qui le contient. Ensuite, le trou noir apparaîtrait sous la forme d'une sphère et une particule dans le monde 3D ne pourrait pas traverser le disque.

Il existe des théories des cordes à plus de 3 dimensions. Mais dans ces théories, nous ne sommes pas comme un univers plat, car les autres dimensions sont recroquevillées plus étroitement qu'un proton. (Vous pouvez utiliser la métaphore d'une paille longue et fine : elle a l'air unidimensionnelle, mais la surface de la paille est en fait en 2D. Elle est plate dans un sens mais très incurvée dans l'autre) Dans de tels univers, le trou noir traverse tout dimensions (comme tout le reste) et vous ne pouvez pas y échapper en "montant une dimension".

Même s'il y avait une grande 4ème dimension plate, qui n'était pas affectée par la gravité, y entrer serait au moins aussi difficile que d'échapper à un trou noir. Tout comme un flatlander ne peut entrer dans le monde 3D qu'avec l'aide de ce monde.


Les trous noirs multidimensionnels sont en fait étudiés, principalement en raison de théories selon lesquelles il existe des dimensions supplémentaires (généralement très petites) ou notre monde est une brane de dimension inférieure à l'intérieur d'un espace en vrac. Dans ces cas, la gravité se propage dans les dimensions supplémentaires et on ne peut pas échapper au trou noir en se déplaçant à angle droit par rapport à la réalité normale.

Il existe de nombreuses solutions de type trou noir dans des dimensions supérieures, avec des propriétés très différentes. Cependant, si vous avez un trou noir de dimension d avec une certaine métrique $ds^2=g^{ij} dx_i dx_j$ ($0leq i,jleq d$) vous pouvez toujours ajouter une dimension extra plate $x_{d+1}$ qui étend juste l'horizon du trou noir $Sigma$ à $Sigma imes mathbb{R}$, communément appelée chaîne noire. Dans ce cas sauter le long $x_{d+1}$ ne vous sauvera pas. Généralement, les trous noirs de dimension supérieure ont également des surfaces piégées et sont donc incontournables.


Un collègue en astronomie a eu il y a quelques années un étudiant qui a fait un calcul sur la possibilité de trous noirs primordiaux, créés dans le Big Bang. Si la taille de ceux-ci était juste, ils pourraient s'évaporer en rien à cause du rayonnement de Hawking en ce moment (des citations effrayantes car cela inclurait nécessairement des trous noirs lointains qui se sont évaporés il y a de nombreuses années, dont la lumière nous parvient juste maintenant). Le dernier sursaut de rayonnement de Hawking pour ceux-ci ressemblerait essentiellement à un faible sursaut de rayons gamma, auquel cas il devrait être directement détectable.

Je ne suis pas sûr de l'état actuel de cela--leur résultat préliminaire était, si je me souviens bien, que vous pourriez être en mesure de tester cela en mesurant la distribution de probabilité pour les sursauts gamma de la taille et de la durée appropriées, mais nous n'avait pas de télescope capable de les capter à l'époque. Je ne sais pas si cela a changé ou non.

Quoi qu'il en soit, cela vous donnerait un moyen direct de détecter des trous noirs d'une certaine taille, bien qu'ils ne soient plus là après la détection, donc cela pourrait ne pas vraiment correspondre à l'esprit de la question.

Autant que l'on sache, à l'exception du rayonnement Hawking mentionné par Chad, les trous noirs n'émettent rien que nous puissions utiliser pour les détecter directement. Et le rayonnement de Hawking de la plupart des trous noirs est si faible qu'il serait impossible de le détecter à une distance significative, à l'exception de la dernière rafale de rayonnement lorsqu'il s'évapore enfin.

La réponse simple serait donc : généralement non, les trous noirs ne peuvent pas être détectés directement.

Cependant, tout trou noir suffisamment proche d'une autre étoile aura un disque d'accrétion, et cela peut certainement être détecté car il dégage un parcelle des rayons X et des rayons gamma.

Connaissez-vous la source de rayons X Cygnus X-1 ? Cela pourrait vous donner un exemple de « voir » un trou noir. Ceci est un exemple de source de rayons X de disque d'accrétion, discuté dans d'autres réponses ici.

Il y a quelques travaux sur le sujet par le professeur Narayan. Comme David l'a dit, un trou noir aura généralement un disque d'accrétion qui rayonne beaucoup d'énergie. Cette énergie provient de l'énergie potentielle gravitationnelle. Lorsque le matériau du disque tombe vers l'objet central, il transforme son énergie potentielle en rayonnement alors que le matériau est sur le disque et interagit avec le reste du disque. Sur la partie finale de la chute du matériau vers l'objet central, où le matériau entrant est séparé du bord intérieur du disque, l'énergie potentielle gravitationnelle est transformée en rayonnement uniquement s'il y a un objet central avec une surface. Si l'objet central est un trou noir, alors il devrait y avoir beaucoup d'énergie manquante au centre du disque d'accrétion.

Encore une fois, il ne s'agit pas d'une détection directe, dans le sens où vous ne voyez pas le trou noir lui-même. La seule chose qu'un trou noir peut émettre est le rayonnement de Hawking, mais ce rayonnement n'est pertinent que pour les trous noirs non astrophysiques (étoiles effondrées ou centres de galaxies), comme les trous noirs primordiaux mentionnés par Chad (qui sont petits) ou les mini-noirs. trous qui pourraient être créés dans un accélérateur ou à partir du rayonnement cosmique.

Si vous étiez assez proche, ou si le trou noir était assez grand, les faisceaux de lumière passant près de lui déformeraient l'image des objets plus éloignés que le BH, une partie de cette lumière disparaîtrait également dans l'horizon des événements du BH. Alors oui, si vous aviez un télescope assez grand, vous pourriez le voir. Mais la taille des BH par rapport à leur distance probable signifie que ce télescope ne sera pas là pendant de nombreuses années. Dans la même veine, regarder un BH contre le rayonnement de fond cosmique ne ferait-il pas le même tour ? Vous verriez le rayonnement de Hawking à une température beaucoup plus basse que le CMB (à moins que le BH ne soit très petit). Mais, encore une fois compte tenu de la taille/distance réelle des BH, la résolution nécessaire est loin d'être réalisable.

Si un trou noir est illuminé le long de notre ligne de site par une source derrière nous, il pourrait être possible de voir son ombre sur un fond clair.

Il y a deux niveaux auxquels cette question est posée, je pense. Les animations dans le lien ci-dessous illustrent à quoi ressemblent les trous noirs devant les étoiles ou la galaxie. Il dépeint également la surface noire qui le marque comme un trou noir. Verrons-nous jamais un noir sous cette forme ? Peut-être, ou nous pourrions obtenir une meilleure signature de cela. Une résolution beaucoup plus élevée pourrait démontrer des dépendances angulaires avec des disques d'accrétion autour des trous noirs. De même, il est possible que le trou noir super massif de cette galaxie puisse être résolu de la même manière, au moins pour mesurer la lentille optique des étoiles lointaines.

Il y a bien sûr la possibilité que les trous noirs présentent des propriétés quantiques autour de la gamme d'énergie de 1 à 10 TeV. C'est la grande perspective extra-dimensionnelle, où peut-être les variétés Calabi-Yau « se déploient » à des échelles plus grandes à une énergie plus élevée. Ce faisant, la physique dans la gamme d'énergie du TeV peut avoir de petites amplitudes correspondant à la physique des gravitons et des trous noirs. À basse énergie, la physique est QFT, tandis qu'à haute énergie, elle assume certains aspects gravitationnels. Nous pourrions penser à cela comme faisant du QFT à la surface de l'AdS, mais où à une énergie suffisamment élevée, nous obtenons un petit échantillonnage de la gravité à l'intérieur de l'AdS.

La mesure dans laquelle nous sondons l'intérieur de l'AdS pourrait être modélisée avec un champ simple. Nous pourrions considérer cela comme la manifestation d'un champ auxiliaire qui convertit une sorte de physique à basse énergie en une autre à haute énergie. Les modes transverses d'une corde sur la frontière y définissent la CFT, et ceux-ci prennent une certaine valeur sur cette frontière. A l'intérieur les modes longitudinaux sont non nuls, mais s'annulent sur le bord. Le principe d'incertitude des coordonnées non commutatives $Delta X^+Delta X^-

4pisqrt$ est alors hors quadrature près de la limite de l'AdS. Cette force auxiliaire est alors analogue à l'opérateur de compression en optique quantique.

En tant que modèle de jouet, considérons un espace « espace-temps plus R » de dimensions n+1 $. Cette dimension supplémentaire est un espace avec une connexion de jauge ou un potentiel $A

phi$ qui définit une force $F

-dphi/dx_5$, pour $x_5$ un paramètre sur cette cinquième dimension. Un cas simple évident pour un champ dans une corde unidimensionnelle de longueur $L$ serait où $phi

pi x_5/L$ comme un modèle similaire à une gravité constante sur Terre. Cette « force » ajuste ensuite le principe d'incertitude non commutative, qui est dans un état complètement comprimé sur la limite AdS. À haute énergie, nous ajustons ensuite cela légèrement en poussant l'espace-temps conformement plat sur la frontière dans une dimension supplémentaire à l'intérieur de l'AdS. Nous pourrions alors obtenir des signatures ou de petites amplitudes de gravité quantique, ou de physique quantique des trous noirs, dans des expériences à l'échelle du LHC.

La perspective n'est pas entièrement absurde, car au niveau de récupération de symétrie EW, QFT peut présenter un flux de groupe de renormalisation à haute énergie. Ce flux est alors logarithmique en énergie, et donc la différence d'échelle de 10 TeV$ à 10$^<16>TeV$ n'est pas si dramatique. Il se pourrait alors que de petites amplitudes pour la physique quantique des trous noirs puissent apparaître dans le LHC.


Comment s'échapper d'un trou noir

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les trous noirs sont des régions de l'espace où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'échapper. Et dans les années 1970, le physicien Stephen Hawking a affirmé que toute information aspirée à l'intérieur d'un trou noir serait définitivement perdue. Mais maintenant, des chercheurs de Penn State ont montré que des informations peuvent être récupérées à partir de trous noirs.

Une partie fondamentale de la physique quantique est que l'information ne peut pas être perdue, c'est pourquoi l'affirmation de Hawking a été débattue. Son idée a été généralement acceptée par les physiciens jusqu'à la fin des années 1990, lorsque beaucoup ont commencé à douter de cette affirmation. Même Hawking lui-même a renoncé à l'idée en 2004. Pourtant, jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de fournir un mécanisme plausible sur la façon dont l'information pourrait s'échapper d'un trou noir. Une équipe de physiciens dirigée par Abhay Ashtekar, a déclaré que leurs découvertes élargissaient l'espace-temps au-delà de sa taille supposée, laissant la place à l'information pour réapparaître.

Ashtekar a utilisé une analogie avec Alice au pays des merveilles : « Quand le chat du Cheshire disparaît, son sourire demeure », a-t-il déclaré. « Nous pensions que c'était la même chose avec les trous noirs. L'analyse de Hawking a suggéré qu'à la fin de la vie d'un trou noir, même après qu'il se soit complètement évaporé, une singularité, ou un bord final vers l'espace-temps, est laissée pour compte, et cette singularité sert de puits pour les irrécupérables. informations.”

Mais l'équipe de Penn State suggère que les singularités n'existent pas dans le monde réel. « Les informations ne semblent être perdues que parce que nous avons examiné une partie restreinte du véritable espace-temps de la mécanique quantique », a déclaré Ashtekar. « Une fois que vous considérez la gravité quantique, l'espace-temps devient beaucoup plus grand et il y a de la place pour que l'information réapparaisse dans un avenir lointain de l'autre côté de ce qui était d'abord considéré comme la fin de l'espace-temps. »

Selon Ashtekar, l'espace-temps n'est pas un continuum comme le croyaient autrefois les physiciens. Au lieu de cela, il est composé de blocs de construction individuels, tout comme un morceau de tissu, bien qu'il semble être continu, est composé de fils individuels. « Une fois que nous avons réalisé que la notion d'espace-temps en tant que continuum n'est qu'une approximation de la réalité, il est devenu clair pour nous que les singularités ne sont que des artefacts de notre insistance pour que l'espace-temps soit décrit comme un continuum. »

Pour mener leurs études, l'équipe a utilisé un modèle bidimensionnel de trous noirs pour étudier la nature quantique des vrais trous noirs, qui existent en quatre dimensions. C'est parce que les systèmes à deux dimensions sont plus simples à étudier mathématiquement. Mais en raison des similitudes étroites entre les trous noirs bidimensionnels et les trous noirs sphériques quadridimensionnels, l'équipe pense que cette approche est un mécanisme général qui peut être appliqué en quatre dimensions. Le groupe étudie maintenant des méthodes pour étudier directement les trous noirs en quatre dimensions.

Les travaux de l'équipe seront publiés dans le numéro du 20 mai 2008 de la revue Physical Review Letters.


Vivons-nous dans l'horizon événementiel d'un trou noir 4D ?

Le Big Bang a beaucoup de problèmes. D'une part, les lois habituelles de la physique se décomposent en une singularité. C'est bizarre et chaotique, tout peut arriver. Ce qui amène les cosmologistes à se demander pourquoi cela évoluerait vers quelque chose d'aussi bien ordonné que l'univers que nous voyons autour de nous. Comme Niayesh Afshordi l'a dit Nature l'année dernière : "Pour tous les physiciens, des dragons auraient pu sortir de la singularité en volant."

Pas si Afshordi, astrophysicien au Perimeter Institute for Theoretic Physics à Waterloo, Canada, y est pour quelque chose.

Lui et deux de ses collègues, le professeur Robert Mann de l'Université de Waterloo et le candidat au doctorat Razieh Pourhasan, proposent de se débarrasser complètement du Big Bang, en le remplaçant à la place par cette autre sorte de singularité, un joli trou noir sûr et réconfortant.

Nous pourrions vivre dans l'horizon des événements 3D d'un trou noir 4D (Crédit : Wikipédia)

La plus grande différence entre le Big Bang et les trous noirs est peut-être que nous sommes protégés de ce dernier par son horizon des événements. La gravité d'un trou noir est si puissante que sa vitesse de fuite est plus rapide que la vitesse de la lumière, et puisque rien ne peut voyager aussi vite, rien ne sort d'un trou noir. Nous sommes protégés du chaos et de l'effondrement des lois physiques qui s'y déroulent par un processus parfois qualifié de « censure cosmique ». Les dragons sont piégés à l'intérieur.

Échangez maintenant le Big Bang contre un trou noir.

Comme Scientifique américain le met dans sa couverture d'août, ce qu'ils proposent est "Le trou noir au début des temps".

Pas n'importe quel trou noir, cependant. Ils proposent un trou noir à quatre dimensions, créé par l'effondrement d'une étoile à quatre dimensions.

D'où vient notre univers là-dedans ? Nous vivons, disent les auteurs, dans l'horizon des événements tridimensionnel.

Le trio commence son explication en rappelant l'allégorie de Platon sur les prisonniers qui passent toute leur vie à regarder des ombres sur un mur, ignorant qu'il y a des objets en trois dimensions projetant les images illusoires. « Leurs chaînes les ont empêchés de percevoir le vrai monde, un royaume avec une dimension supplémentaire », écrivent-ils. "Platon était sur quelque chose."

Notre monde tridimensionnel n'est qu'une "brane" dans un univers quadridimensionnel beaucoup plus vaste, soutiennent-ils, en utilisant la terminologie de la théorie des cordes.

Leurs idées sont « solidement ancrées dans les mathématiques qui décrivent l'espace et le temps », y compris des outils holographiques qui leur permettent de décrire des événements dans un ensemble de dimensions, puis de les transférer, avec précision, dans un autre.

En outre, cela résoudrait d'autres problèmes qui affligent le modèle cosmologique actuel, le paradigme Lambda Cold Dark Matter, comme la raison pour laquelle l'univers est si lisse (L'univers à quatre dimensions existait déjà depuis longtemps, lui permettant d'approcher l'équilibre.)

Mais surtout, du point de vue de la science théorique, leur proposition fait des prédictions qui peuvent être testées. L'un d'eux est qu'il devrait y avoir des fluctuations dans le rayonnement de fond cosmique micro-ondes, l'écho du big bang. Ils admettent cependant que cela n'a pas été vu dans les dernières données de l'observatoire Planck de l'Agence spatiale européenne.

S'ils ont raison, et c'est un grand si, cela nous permettrait de mieux comprendre comment notre univers est né. Cependant, comme le reconnaissent les auteurs, cette connaissance se ferait au prix d'un nouveau mystère : comment le méta-univers à quatre dimensions a démarré.

Pour ceux qui ont une formation en physique et qui souhaitent explorer cette idée plus en profondeur, l'article original a été publié dans arXiv.


Les trous noirs peuvent-ils vous transporter dans d'autres mondes ?

Si vous croyez aux créations de la science-fiction, les trous noirs servent de passerelles vers d'autres mondes, soit des parties éloignées de cet univers, soit d'autres univers entièrement. Mais la réalité pourrait être plus compliquée que cela. Et en dehors du domaine de la science-fiction, tomber dans un trou noir est une mauvaise idée.

Même ainsi, il s'avère que les personnes qui entrent dans un trou noir auraient au moins une légère chance de s'échapper, soit dans leur propre monde, soit dans un endroit exotique. En effet, les trous noirs courbent en fait l'espace lui-même et pourraient ainsi rapprocher beaucoup plus les points qui sont normalement éloignés les uns des autres.

Une analogie souvent utilisée est le pliage d'un morceau de papier. Si vous tracez une ligne sur le papier, elle suit la forme du papier et la longueur de la ligne est inchangée en pliant le papier. Mais si vous parcourez le papier, les extrémités de la ligne sont beaucoup plus proches les unes des autres. Pour comprendre cela, il faut plonger dans la théorie de la relativité d'Einstein appliquée à la gravité. [5 raisons pour lesquelles nous pouvons vivre dans un multivers]

Échapper à l'emprise d'un trou noir

Il est important de comprendre qu'un trou noir n'est pas un espace vide, mais plutôt un endroit où une énorme quantité de matière est poussée dans une zone minuscule et minuscule, appelée singularité. En fait, la singularité est infiniment petite et dense. (Il y a en fait un débat parmi les scientifiques sur ce point, mais plus à ce sujet dans une minute.)

Au fur et à mesure que l'on se rapproche du trou noir, la vitesse d'échappement &mdash la vitesse nécessaire pour échapper à la gravité du trou noir &mdash augmente. À un certain point, la vitesse d'échappement est supérieure à la vitesse de la lumière, ou 186 282 miles/seconde (299 792 kilomètres/seconde). A titre de comparaison, la vitesse de fuite de la Terre est d'environ 25 000 mph (40 270 km/h) à la surface.

Puisque rien ne peut aller plus vite que la lumière, cela signifie que rien ne peut échapper à un trou noir. Mais il y a une faille : un trou noir n'aspire pas tout ce qui l'entoure, comme un aspirateur ou un drain de baignoire. Sa puissance ne s'étend que jusqu'à l'horizon des événements du trou noir, dont le rayon est la distance du centre d'un trou noir au-delà de laquelle rien ne peut sortir. Ce rayon s'agrandit à mesure que plus de matière tombe dans la bête dense. Peut-être vaut-il mieux considérer un trou arrière comme une balle dont la surface permet à la matière de passer à l'intérieur, mais jamais l'inverse.

Ce qu'il y a à l'intérieur de cette surface est l'un des plus grands mystères de l'astrophysique. N'oubliez pas que la plupart des scientifiques pensent qu'un trou noir est une singularité. Toute la matière de tout ce qui a fourni à l'origine la masse du trou noir (une étoile, par exemple) est écrasée en un point qui a une densité infinie. Si vous deviez tomber dans un trou noir, la description habituelle d'un tel événement dit que vous seriez d'abord étiré en spaghetti par les forces de la marée, puis écrasé dans le néant. Votre matière s'ajouterait alors au rayon de l'horizon des événements du trou noir.

Finalement, vous seriez émis sous forme de rayonnement Hawking. Les calculs du physicien Stephen Hawking ont montré que les trous noirs émettent des photons. Ce faisant, les trous noirs perdent de la masse, car selon la célèbre équation E = mc^2 d'Einstein, énergie et masse sont équivalentes. Les trous noirs finissent par s'évaporer, mais vous attendriez longtemps que cela se produise. [8 façons dont vous pouvez voir la théorie de la relativité d'Einstein dans la vie réelle]

Un trou noir avec la masse du soleil &mdash selon les normes cosmiques, c'est un petit &mdash prend de l'ordre de 10^87 ans pour s'évaporer et se transformer en une explosion de rayons gamma. L'univers a environ 14 milliards d'années, soit 1,4 x 10^9 ans. Il y a un débat au sein de la communauté scientifique sur le temps qu'il faut pour qu'un trou noir s'évapore, car le rayonnement de Hawking ne préserve aucune information sur ce qui est tombé dans le trou noir en premier lieu, mais le fait demeure qu'étant émis comme le rayonnement n'est toujours pas bon.

Et les trous de ver ?

Il existe peut-être un meilleur moyen de sortir d'un trou noir : la gravité courbe l'espace. (Pensez à un lutteur de sumo roulant sur un tapis, indentant le tapis avec son poids.) Tout objet crée un "puits de gravité" local. Ce puits s'approfondit vers le centre de l'objet. Une planète, par exemple, a un puits de gravité, mais à mesure que vous vous dirigez vers le centre d'une sphère planétaire, le puits s'aplatit. En utilisant l'analogie du tapis, tout objet normal aurait un puits en forme de dépression avec une profondeur finie.

Les trous noirs ne se comportent pas comme des objets normaux… peut-être une chance pour l'individu piégé. La courbure de l'espace ne cesse de monter jusqu'à ce que vous atteigniez la singularité au centre du trou noir, où cette courbure est infinie. Au lieu d'une dépression, vous avez juste un trou dont les côtés deviennent plus raides à mesure que vous vous dirigez vers le centre, jusqu'à ce qu'ils soient fondamentalement verticaux et que l'espace ait la forme d'une fossette infiniment étirée.

Et c'est pourquoi c'est un mystère. Les scientifiques utilisent la théorie de la relativité d'Einstein pour décrire la courbure de l'espace, mais les équations d'Einstein commencent à se décomposer dans les singularités des trous noirs. Ces singularités sont également très petites, et à ce stade, on devrait voir des effets de mécanique quantique. Cependant, personne n'a trouvé un moyen de faire fonctionner la théorie de la mécanique quantique avec la gravité, de comprendre à quoi pourrait ressembler une singularité.

Cela devient encore plus étrange lorsque vous réalisez que les trous noirs ne sont pas statiques. En réalité, tout objet dans l'espace a tendance à tourner. Cela signifie que la singularité pourrait, si elle tourne assez vite, devenir un anneau plutôt qu'un point. Une singularité d'anneau pourrait fournir une passerelle vers d'autres univers (comme dans le roman de science-fiction « Ring » de 1994 de Stephen Baxter, publié par HarperCollins). Ainsi, un trou noir pourrait être un trou de ver, une passerelle à travers l'espace et le temps.

L'idée est tellement intrigante parce que lorsque vous avez une singularité ponctuelle, peu importe comment vous voyagez, la singularité est toujours dans votre futur si vous êtes à l'intérieur de l'horizon des événements. Mais une singularité d'anneau peut se comporter différemment, la partie qui vous a écrasé dans le néant ne doit pas toujours être dans votre futur, en raison des manières étranges dont une singularité d'anneau plierait et tordrait l'espace et le temps.

Cependant, le concept d'une singularité d'anneau comme passerelle est loin d'être une certitude. Premièrement, personne ne sait comment une singularité d'anneau pourrait naître. L'autre problème est que chaque fois que les gens ont essayé de comprendre les mathématiques d'un trou de ver créé par un trou noir, ils se sont heurtés à des problèmes pour maintenir la passerelle stable. "Dans toute construction réaliste, ils sont toujours considérés comme extrêmement instables par rapport à tout ce que nous considérons comme de la matière ordinaire", a déclaré Robert McNees, professeur agrégé de physique à l'Université Loyola de Chicago. Des travaux antérieurs d'autres théoriciens semblent montrer que le seul moyen potentiel de créer des trous de ver est d'utiliser ce qu'on appelle la "matière exotique", de la matière avec une masse négative. Mais il n'y a aucune idée claire de ce que cela signifierait.

Ce qui soulève le problème fondamental : alors que la plupart des scientifiques disent que les trous noirs peuvent être des trous de ver, « Sans théorie de la gravité quantique, il est difficile de répondre de manière concluante à de telles questions », a déclaré McNees.

L'autre problème est que personne n'a observé des choses sortir de nulle part, comme on pourrait s'y attendre si les trous noirs pouvaient être des passerelles vers d'autres univers. Après tout, quelque chose passerait, même par accident. Un ensemble de théories propose même que les trous noirs déclenchent d'autres univers entiers, provoquant d'autres "Big Bangs" &mdash et notre propre univers était un &mdash, mais cette idée est toujours controversée.

Et enfin, une implication des trous noirs en tant que passerelles est le voyage dans le temps. À cause de la relativité, il n'y a pas de "maintenant" qui s'applique partout dans l'univers. Un voyage « instantané » d'un point A à un point B n'importe où dans l'univers impliquerait également un voyage dans le temps, et vous pourriez finir par arriver quelque part avant de partir. Le physicien Stephen Hawking a noté que puisque personne ne voit de voyageurs dans le temps aujourd'hui (du moins cela a été rapporté), il semble peu probable que le voyage dans le temps soit même possible dans notre univers, ce qui indiquerait que les trous noirs sont moins utiles en tant que générateurs de trous de ver.

Ainsi, même s'il est possible que les trous noirs soient des passerelles, il y a probablement fort à parier qu'ils ne le soient pas.

Mettre à jour: Cette histoire a été mise à jour pour corriger les unités pour la vitesse de la lumière.

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TRANSCRIPTION

transcription par Emily White à The Wordary

Conseils pour et du futur

S1E10 : « Dois-je me sublimer dans une autre dimension ?

[Le thème Conseils pour et depuis le futur entre en jeu : des synthés longs et bas sous un rythme régulier et croustillant]

ROSE VELET :
Re-bonjour. Content de te revoir. Je suis content que vous ayez pu nous rejoindre. Je sais que notre porte est un peu difficile à trouver, nichée entre le magasin de fournitures satellite et la cabine confessionnelle de l'IA, mais vous y êtes. Une question sur demain ? Eh bien, vous êtes au bon endroit. Bienvenue dans votre sympathique boutique de futurologie de quartier, où vous trouverez dès aujourd'hui les réponses aux questions de demain. Dans le voyage d'aujourd'hui vers et depuis le futur, nous considérons les questions de sublimation et de dimensions supplémentaires. Et pour nous guider à travers la physique et la métaphysique, j'ai appelé le Dr Katie Mack, astrophysicienne et auteur de La fin de tout : (Astrophysiquement parlant).

ROSE (sur appel) :
Katie, merci d'être venue dans l'émission.

DR. KATIE MACK :
Merci de me recevoir.

ROSE:
Êtes-vous prêt à donner des conseils?

KATIE:
Je ferai de mon mieux.

ROSE:
(des rires) Vous aimez les rubriques conseils ? Ou les trouvez-vous…

KATIE:
Je fais. Je les aime beaucoup et j'aime donner des conseils. Bien que je ne fasse confiance à mon propre jugement dans aucun contexte.

ROSE:
C'est bien de donner des conseils, mais je ne veux jamais avoir à en prendre. C'est ce que je ressens, là où je me dis : "Je ferai ce que je veux !"

KATIE:
Droite. Je donnerai des conseils à d'autres personnes. Je ne me donnerai pas de bons conseils ni n'accepterai de bons conseils d'autres personnes, je pense que c'est le modèle habituel.

ROSE:
Je pense que c'est normal. Je pense que c'est une chose normale. (des rires)

KATIE:
D'accord. (des rires)

ROSE:
Je vais jouer cette question pour vous. Je vais le faire via le partage de mon écran, cela devrait donc simplement passer par vos écouteurs. Voyons si je peux…

MICHAEL (interrogateur) :
Salut, Rose. j'ai une question pour Conseils pour et à partir du futur. Je veux savoir si je dois me sublimer dans une dimension supérieure. Je pense que c'est le terme pour ça, sublimer. Comme, vous savez, il y a peut-être d'autres dimensions plus élevées, je suppose, disent-ils. Et vous savez, à quoi cela ressemblerait-il ? Et est-ce que ça me tuerait ? Ou serait-ce super génial ? Faites-moi savoir du futur. Merci au revoir.

ROSE:
D'accord. Par où commencer ?

KATIE:
Euh, je pense que nous devrions commencer par définir le terme dimension.

ROSE:
J'allais demander, y a-t-il en fait d'autres dimensions ?

ROSE (Mono):
D'accord, attachez-vous. Faites quelques tours de cou. Faites craquer vos doigts si vous en avez besoin, car vous êtes sur le point d'obtenir environ sept minutes de physique directe, juste injecté directement dans vos veines ici. Alors procurez-vous un stylo et du papier si vous voulez, ou si vous êtes comme moi, laissez-le simplement vous envahir comme un morceau de musique compliqué mais magnifique que vous ne comprenez pas totalement mais que vous aimez écouter.

KATIE:
En physique, nous parlons de dimensions comme… ce sont en quelque sorte des directions que vous pouvez suivre. Ainsi, dans notre monde que nous expérimentons, nous avons trois dimensions que nous avons avant-arrière, gauche-droite, haut-bas. Et nous parlons souvent du temps comme d'une dimension lorsque vous entrez dans la relativité et tout, alors vous pouvez dire que nous avons quatre dimensions. Mais il y a beaucoup d'idées en physique autour des possibilités de dimensions spatiales supplémentaires.

Alors, imaginez une direction qui n'est pas perpendiculaire à toutes nos directions actuelles, et ce n'est pas une chose qu'un esprit humain peut visualiser, pour la plupart. Peut-être qu'il y a des gens qui peuvent le faire. Je n'ai pas encore rencontré quelqu'un qui m'a convaincu qu'il peut visualiser cela. Mais en principe, mathématiquement, c'est tout à fait correct. Vous avez une dimension plus élevée qui est une direction perpendiculaire à toutes nos directions, et vous pouvez en avoir plus. Mathématiquement, il est logique de simplement… Vous pouvez avoir quatre dimensions spatiales, cinq dimensions spatiales, onze, peu importe.

Et il y a certaines raisons en physique pour lesquelles nous émettons l'hypothèse de ces choses. L'une des fameuses raisons pour lesquelles les gens parlent de dimensions supérieures en physique est que certains types d'idées de théorie des cordes ne fonctionnent qu'avec des dimensions plus élevées, les théories des cordes en général. Ces idées sur l'unification de la mécanique quantique et de la gravité, vous avez parfois besoin de dimensions supplémentaires pour le faire, et vous avez une sorte d'objet physique qui se déplace dans des dimensions supérieures, et qui correspond à quelque chose que nous observons dans nos dimensions, dans notre espace. Donc, cela aide en quelque sorte avec la structure mathématique de ces théories.

Il y a aussi des idées sur des dimensions supplémentaires qui entrent en jeu lorsque vous essayez d'expliquer pourquoi la gravité est tellement plus faible que les autres forces de la nature. Nous pensons que la gravité est forte, mais vous savez, chaque fois que vous prenez une tasse de café, vous surmontez la gravité de la Terre entière qui s'abat sur elle, et la tasse de café se maintient grâce aux forces électromagnétiques. Il ne s'effondre pas en un tas à cause de la gravité. La gravité est plus faible que les forces électromagnétiques, que les forces nucléaires – la force nucléaire forte et la force nucléaire faible.

Et donc il y a eu des idées sur la raison pour laquelle cela implique "peut-être que la gravité fuit dans d'autres dimensions". Littéralement, l'idée est que la gravité peut traverser des dimensions plus élevées de l'espace qui peuvent ou non exister, et si c'est le cas, alors nous la voyons comme un peu plus faible dans notre espace tridimensionnel parce que l'activité réelle de la gravité se fait à travers un plus grand espace que ce que nous vivons. Donc, c'est le genre de choses dont nous parlons lorsque nous parlons de dimensions supplémentaires en physique.

Maintenant, en général, s'il y a un espace de dimension supérieure… Disons que nous parlons de… Eh bien, il existe différents types de dimensions supplémentaires. (des rires) Il y en a qui sont petits, ce qui est une idée étrange, mais l'idée étant que… Vous savez, nos dimensions actuelles de l'espace sont grandes, ce qui signifie que vous pouvez aller très loin dans n'importe laquelle de nos trois directions et vous ne frapper n'importe quel type de bord, ou revenir sur vous-même, ou quoi que ce soit. Mais dans certaines théories, les dimensions supplémentaires, si elles existent, sont très petites, et cela signifie que si vous pouviez aller dans cette direction étrange, vous n'iriez pas très loin avant de revenir à votre point de départ. Donc, ceux-ci ne sont pas adaptés aux voyages.

ROSE (sur appel) :
C'est très Alice au pays des merveilles-aimer. Vous vous retrouvez dans cette toute petite boucle.

KATIE:
Oui. L'autre raison pour laquelle les dimensions supplémentaires peuvent ne pas convenir au voyage est que, de manière générale, pour la plupart de ces théories, mais pas toutes, les particules modèles standard, les particules qui nous composent, et la matière, et même la lumière, ne peuvent que vivent sur notre espace tridimensionnel et c'est seulement la gravité qui s'étend à travers les espaces de dimensions supérieures. Ainsi, étant créée de matière régulière, notre matière ne peut pas aller dans ces espaces, même s'ils s'étendent très loin dans une nouvelle direction. C'est donc la version très technique et physique des dimensions supérieures. Ce n'est presque certainement pas ce que quelqu'un veut dire lorsqu'il parle d'aller dans une autre dimension ou une dimension supérieure ou quelque chose du genre.

Quand les gens en parlent familièrement, ils veulent dire comme, un plan astral, qui est une idée d'un autre type d'espace qui existe, peut-être parallèle à notre espace, ou au-dessus de notre espace d'une manière ou d'une autre. Et ils ne parlent pas seulement d'une direction là-bas. Il est possible qu'ils le soient… J'essaie fort ici. Il est possible qu'ils parlent de braneworlds.

Un braneworld est un espace de dimension inférieure, comme un espace 3D, qui vit à l'intérieur d'un espace de dimension supérieure, comme un espace 4D ou un espace 5D. Ainsi, il est possible que notre espace soit intégré dans un espace avec un plus grand nombre de dimensions. C'est un peu comme si notre espace était, comme, une feuille dans un espace plus grand, et il pourrait y avoir d'autres feuilles qui sont, en quelque sorte, des espaces tridimensionnels. C'est l'idée de braneworld. Nous appelons chaque feuille tridimensionnelle une brane, abréviation de membrane, je suppose.

Ainsi, nous pourrions être sur une brane 3D, et il pourrait y avoir une autre brane 3D séparée de nous par cet espace de dimension supérieure que seule la gravité peut traverser. Et vous savez, qui sait ce qu'il pourrait y avoir sur cette autre brane. Et cela pourrait être considéré comme un univers parallèle. Nous n'avons aucune preuve que quelque chose comme ça existe. Le plus souvent, cela se présente comme une possibilité, eh bien, dans certaines idées où il peut interagir avec notre brane, et généralement c'est catastrophique, donc ce n'est pas génial. Mais potentiellement, il pourrait y avoir un autre espace là-bas.

ROSE:
Comment saurions-nous si nous étions dans une brane? Par exemple, si nous étions dans une brane à l'intérieur d'une autre brane, comment le saurions-nous ?

KATIE:
Donc, les tests de gravité sont ce qui pourrait nous le dire. Si la dimension supplémentaire est grande, la force de gravité changerait différemment de ce à quoi nous nous attendons lorsque nous examinons de très petites échelles. Donc, fondamentalement, lorsque nous parlons de grandes dimensions supplémentaires en physique, nous ne parlons en fait pas de choses qui s'étendent très loin. Généralement de taille millimétrique ou moins. Vous ne pouvez donc pas aller très loin dans ces directions. Mais cela signifie que si… Disons que nous avons une autre dimension qui ne fait qu'environ un millimètre de large mais c'est la quatrième dimension spatiale. Ensuite, si nous pouvons mesurer la force gravitationnelle à l'échelle du millimètre, alors c'est là que cela commence à faire une différence dans la façon dont la gravité agit.

Donc, si vous vous tenez un millimètre plus loin d'une montagne, vous ne remarquerez pas que la force gravitationnelle change. Mais si vous pouviez mesurer la force gravitationnelle de quelque chose qui ne fait qu'un millimètre de large, et que vous alliez un peu plus loin que cela, alors vous devriez montrer une très grande différence de gravité à mesure que vous vous en éloignez un peu. Et si la gravité n'est pas seulement, vous savez, s'étendant dans notre espace tridimensionnel mais aussi dans un autre espace qui a à peu près la taille de l'endroit où vous la mesurez, alors vous remarquerez une différence. Et puis il y a tout un tas d'expériences de physique des particules vraiment ésotériques qui recherchent diverses choses qui pourraient être des conséquences de dimensions supplémentaires, et nous n'avons encore rien trouvé.

ROSE:
Il faudrait donc que vous vous rétrécissiez très, très, très petit et ensuite peut-être pourriez-vous parler de voyager potentiellement dans cette petite et nouvelle dimension ? Ou est-ce que tu ne pourrais toujours pas voyager même si tu étais super petit ?

KATIE:
Alors, ouais… Même alors, en principe, seule la gravité peut traverser cet espace. Il y a très peu de théories où d'autres choses peuvent traverser cet espace, et je ne sais pas ce que cela vous ferait d'essayer, alors... (des rires) Et je ne sais pas ce que cela vous ferait d'être un objet macroscopique essayant de traverser un petit espace. Donc, je ne suis pas sûr que ce soit conseillé. Je ne sais pas non plus exactement ce que cela vous ferait.

ROSE:
(des rires) Pourriez-vous voyager entre les branes si nous savions qu'ils étaient là et que nous voulions, comme, nous déplacer entre eux?

KATIE:
Eh bien, il faudrait traverser l'espace qui les sépare. Vous pouvez imaginer deux branes comme étant, en quelque sorte, des feuilles à l'intérieur d'un espace 3D, des feuilles de papier séparées par un certain espace. Comme, vous auriez besoin de traverser cet espace. Ils ne se touchent pas. Ils ne sont pas immédiatement adjacents. Donc, c'est ce qui rend cela difficile.

ROSE:
Et quel est cet espace ? C'est juste rien ? Genre, qu'est-ce que c'est ?

KATIE:
Je veux dire, ça dépend de la théorie. Parfois, il peut contenir des particules. Il peut être, vous le savez, plein d'énergie.Cela peut être juste un espace-temps vide, juste un espace vide.

ROSE:
Donc, personne ne sait.

KATIE:
Oui. Je veux dire, cela dépend de la théorie et de la raison pour laquelle vous invoquez ces choses, de ce que cela pourrait contenir.

ROSE:
Ce serait risqué d'essayer.

KATIE:
Oui. Encore une fois, pas vraiment sûr de le recommander. (des rires) Il y a beaucoup de choses qui arrivent dans la science-fiction que je ne recommanderais pas, comme sauter dans des trous noirs. Les gens font ça beaucoup dans la science-fiction. Pas une bonne idée. Les trous noirs ne sont pas un bon endroit où aller. Ils sont très dangereux si vous vous en approchez. Ils vont bien là-bas à des années-lumière ou autre chose, mais vous ne voulez vraiment pas vous lancer.

ROSE:
Vous ne devriez pas conduire le vaisseau spatial dedans.

KATIE:
Non. Vous ne devriez vraiment pas. De mauvaises choses vous arriveront de plusieurs manières différentes.

ROSE:
(des rires) Pourquoi pensez-vous que ces idées d'autres dimensions, ou d'autres univers, ou d'espaces parallèles sont si attrayantes ? J'ai l'impression de les voir tout le temps dans les gros titres scientifiques. Les gens adorent ce truc. Pourquoi est-ce si attrayant ?

KATIE:
Je pense que nous aimons l'idée qu'il y a un univers là-bas, ou un espace là-bas qui est juste très différent, où peut-être les règles sont différentes, les lois de la physique sont différentes. Et vous savez, s'il y a un autre, genre, brane là-bas, il pourrait avoir des lois physiques différentes. Il pourrait avoir une activité différente, des règles différentes. Je pense que cela vient en grande partie de l'idée du plan astral qu'il existe un espace dans lequel vous pourriez puiser où vivent les esprits.

Les gens veulent se connecter avec leurs proches perdus, les êtres sages, le passé, tout ça. Donc, je pense que l'idée qu'il y a un autre espace là-bas où, vous savez, les gens peuvent communiquer différemment, ou où les gens peuvent vivre pour toujours comme quelque chose de désincarné… Les gens pensent que c'est une bonne idée. Il y a beaucoup de traditions religieuses différentes qui ont une sorte de paradis ou une sorte d'au-delà où les règles sont différentes, et c'est peut-être mieux. Je pense que ça plaît beaucoup aux gens.

ROSE:
Donc, ce poseur de questions, j'ai l'impression que, en partie, il voit probablement des titres qui disent : « Il y a des dimensions supplémentaires potentielles », ou : « Nous vivons potentiellement dans une simulation », ou : « Il y a potentiellement ces autres choses." Et ce sont, comme, amusants… Probablement pas amusants pour vous, mais amusants à voir et à penser pour beaucoup de gens parce que ce sont ces gros "Whoa!" idées de cerveau de galaxie. Mais j'ai aussi l'impression que c'est un peu, comme, s'il y avait un moyen de s'éloigner de… Comme, c'est un peu comme un bon frein d'urgence, comme : « Nous irons simplement dans une dimension différente et nous n'aurons pas à faire face avec tout ça ici.

KATIE:
Oui, je peux voir pourquoi c'est attirant. C'est l'évasion ultime, non? Échappez à tout notre univers et à toutes ses lois. Cela sonne bien, non? (des rires) Le problème, c'est que vous ne savez pas ce que vous allez trouver une fois sur place, ce qui est souvent le problème de l'évasion. Vous partez d'un endroit, mais ensuite vous êtes quelque part, et vous devez gérer le fait d'être à cet endroit.

ROSE:
Si quelqu'un voulait s'évader via la physique, quoi de mieux que d'essayer de se sublimer dans une nouvelle dimension ?

KATIE:
Échapper à quoi exactement ?

ROSE:
Je ne sais pas. Je suppose que j'essaie de penser, par exemple, s'il existe d'autres versions meilleures de cela qui pourraient réellement fonctionner. Ne pas conduire dans un trou noir. Pas une bonne idée.

KATIE:
Droite. Pas une bonne idée.

ROSE:
Et un trou de ver ?

KATIE:
Euh… Donc, les trous de ver n'existent probablement pas.

ROSE:
Mince ! (des rires)

KATIE:
Vraiment désolé. (des rires) Il n'y a aucune preuve qu'ils existent, et théoriquement, il est très difficile de construire un trou de ver mathématiquement cohérent qui ne s'effondre pas sur lui-même immédiatement. Et si vous pouvez en faire un qui ne s'effondre pas sur lui-même immédiatement, il est généralement très petit et est retenu par une sorte de matière dont nous ne savons pas si elle existe ou non, ce n'est probablement pas le cas. Les trous de ver sont un peu délicats.

Si tu pourrait entrer dans un trou de ver, cependant, cela vous emmènerait simplement ailleurs dans notre univers, ce qui peut ou non être utile selon l'endroit où se trouve cet autre endroit. En principe, cela pourrait aussi permettre de voyager dans le temps, ce qui est plutôt cool. Donc, si vous voulez aller dans le passé ou le futur, vous savez… Je veux dire, aller dans le futur est assez facile, selon la physique.

ROSE:
Nous le faisons maintenant !

KATIE:
Oui, nous le faisons maintenant. Et si vous montez dans un vaisseau spatial qui va très, très vite, vous pouvez y arriver plus tôt que tous vos amis qui ne sont pas montés dans le vaisseau spatial. Donc, la relativité est idéale pour cela. Si vous traînez très près d'un trou noir… N'y allez pas ! Mais si vous restez assez près et que la courbure de l'espace affecte la façon dont le temps s'écoule autour de vous, vous pouvez également vous rendre dans le futur plus rapidement que vos amis.

Peut-être qu'aller dans le futur est votre meilleur pari, si vous voulez vraiment vous échapper. Montez dans votre vaisseau spatial, allez très vite pendant longtemps, revenez… ou allez ailleurs si vous pensez qu'il y a un autre endroit plus agréable. Et puis, vous savez, voyez si nous avons déjà tout réglé. Et sinon, vous retournez dans votre vaisseau spatial et réessayez.

ROSE:
Cela ressemble à beaucoup de foi à mettre dans les gens, à pouvoir se dire: "Ils vont juste s'arranger!" (des rires)

KATIE:
Oui. Et aussi, c'est un peu, un peu, s'en prendre au progrès des générations, n'est-ce pas ? C'est un peu un faux pas là. Je ne sais pas. Je pense que, pour moi, l'évasion que vous obtenez avec la physique est plus, en quelque sorte, philosophique. Vous pouvez penser à l'univers et à quel point il est cool et gagner une certaine perspective, une sorte de perspective cosmique sur la façon dont nous nous adaptons à cet incroyable cosmos et à quel point nous sommes sans importance pour l'univers. Cela peut être utile d'y penser parfois. Et vous savez, à quel point nous sommes fragiles et temporaires. Peut-être que juste, en quelque sorte, avoir un sens cosmique de cela peut vous aider à apprécier ce que vous avez même quand, en quelque sorte, ça craint à sa manière. Ce n'est pas pratique, vraiment, mais je pense que ce genre de choses peut être utile.

ROSE:
Plus pratique que d'essayer de se sublimer dans une autre dimension, cependant, parce que ce n'est pas possible, on dirait.

KATIE:
Oui. Oui. Je pense que le pouvoir de la pensée positive est le meilleur que je puisse offrir en termes de ce que la physique peut faire pour améliorer votre situation. Détruire votre forme physique pour exister en tant qu'énergie pure dans un plan supérieur ne se déroulera probablement pas comme vous le pensez.

ROSE:
Dans le domaine plus, comme, philosophique, si jamais vous avez le sentiment de vouloir échapper à une situation, quel genre de conseil pourriez-vous donner dans le sens non physique de quelqu'un qui se dit : « Je dois sortir d'ici ? !"

KATIE:
Oh, comme des conseils pratiques sur le monde ? Conseil de vie ? C'est marrant! D'accord. (des rires) Je pense que la première étape que je suggérerais est, vous savez, de contacter un vrai professionnel, un conseiller ou un psychologue qui peut vous aider à parler de tout ce que vous essayez d'échapper. Dans certains cas, vous devrez peut-être demander l'aide d'un travailleur social ou d'un agent des forces de l'ordre, en fonction de ce à quoi vous vous échappez exactement.

Mais si c'est juste que la vie est compliquée et que vous n'aimez pas comment ça se passe, alors je pense que la chose la plus importante est vraiment de comprendre à quoi vous échappez exactement. Je pense que ce sera toujours le nœud du problème. Les gens ne sont pas toujours clairs là-dessus. Souvent, les gens ressentent simplement ce malaise et ne savent pas vraiment d'où cela vient, ni quoi en faire, ou ils ne sont pas satisfaits de leur vie et ne savent pas vraiment pourquoi.

Je pense que prendre beaucoup de temps pour comprendre exactement ce qui vous dérange, quelles parties sont sous votre contrôle et quelles parties ne le sont pas, puis vous savez, essayez des trucs. Vous ne savez pas ce qui va rendre votre vie meilleure. Essayez certaines choses. Peut-être que, vous savez, commencer un nouveau sport va vous faire vous sentir mieux, ou une sorte de passe-temps, ou parler davantage à vos amis, ou sortir de temps en temps, ou autre. Il y a beaucoup de choses qui peuvent vous aider auxquelles vous n'auriez peut-être pas pensé. Donc, je pense qu'être ouvert à de nouvelles expériences est un très bon point de départ. Et parler à des gens qui en savent plus sur la vie que les physiciens théoriciens, c'est aussi bien.

ROSE:
Peut-être qu'apprendre un peu de physique vous donnera une certaine perspective.

KATIE:
Sûr. Oui. Exactement. Adoptez l'astronomie. En savoir plus sur les mathématiques. Il existe des livres incroyables sur l'algèbre abstraite, qui, je pense, peuvent vraiment vous aider si vous vous y plongez vraiment. Je veux dire, juste une suggestion.

ROSE:
Pas pour moi. Je ne pense pas. (des rires)

KATIE:
On ne sait jamais. C'est une façon totalement différente de penser, par exemple, aux motifs et aux formes, et à la façon dont les choses sont organisées dans le monde. Je croyait que c'etait merveilleux.

ROSE:
Katie, merci de m'avoir expliqué les dimensions, ce qui semble être quelque chose que je devrais savoir ce qu'elles sont, mais il s'avère qu'elles sont plus compliquées que je ne le pensais. Qui sait. Je suppose que c'est la chose courante, je pense, chaque fois que je vous ai dans la série pour parler de physique. Je me dis: "C'est plus compliqué que je ne le pensais." (des rires)

KATIE:
Je suis désolé. (des rires)

ROSE:
Non c'est bon.

KATIE:
C'est parce que vous posez des questions sur des choses intéressantes qui touchent à la physique de pointe, alors c'est cool.

ROSE:
C'est marrant. Et aussi, genre, tout est toujours plus compliqué qu'il n'y paraît, non ?

KATIE:
C'est également vrai. Oui.

ROSE:
C'est en partie pourquoi nous voulons nous évader et nous sublimer dans une autre dimension, car peut-être que ce sera plus simple là-bas.

KATIE:
Oui, parce qu'il n'y a que la gravité et pas d'autres particules. Très simple. (des rires)

ROSE:
Droite. Et toi aussi tu es mort, alors... (des rires)

KATIE:
Droite. (des rires)

ROSE:
Merci beaucoup d'être venu dans l'émission. C'est toujours amusant de discuter avec vous.

KATIE:
De rien. Merci de m'avoir.

ROSE (Mono):
Vous avez une question sur l'avenir ? Une énigme à laquelle vous faites face actuellement, ou une énigme à laquelle vous pensez que nous pourrions être confrontés à l'avenir ? Envoyez-le ! Vous pouvez envoyer un mémo vocal à [email protected], ou appeler le (347) 927-1425 et laisser un message vocal.

Et maintenant, une petite pause. À notre retour, le capitalisme entre dans le chat.

ROSE:
Katie dit qu'il n'y a probablement pas de dimensions supplémentaires dans la façon dont vous et moi pensons à eux, et je suppose que nous devons la croire sur parole puisqu'elle est l'astrophysicienne après tout. Mais si je sais une chose sur le capitalisme, c'est que quelque chose n'a pas besoin d'exister pour être vendu. Et dans cet esprit, je vous présente un poème original, écrit et interprété par Jayne A. Quan. C'est "Un chemin au-dessus".

[la musique de synthé contemplative commence]

Un dépliant dans la salle d'attente me promet que le processus est indolore et que le paiement est merveilleux. À toutes fins utiles, cela ressemble plus à une escapade tout compris qu'à une séparation apparemment permanente de mon corps physique.

Voici ce que je sais sur la procédure :

  1. Il a un taux de satisfaction de 100 %.
  2. Aucune douleur n'a jamais été signalée par les clients.
  3. Personne n'a demandé d'inverser la procédure.
  4. Mon frère l'a fait, l'été dernier. Je n'ai plus eu de ses nouvelles depuis.

Dans la salle d'attente, les sièges sont recouverts de cuir taché, les empreintes d'ânes devant moi, désormais parties vers quelque frontière plus définitive. Quand je bouge, ils grincent. Je me demande si faire du bruit quand on bouge est une preuve de notre existence et si cette procédure n'est pas qu'une simple clinique du docteur Kevorkian.

Serait-ce si grave si c'était le cas ?

Serait-ce si grave si ce n'était pas le cas ?

J'avais l'habitude de penser que passer d'une dimension à l'autre signifiait voyager dans le temps, comme être enfin libéré du temps linéaire. Mais ensuite, la procédure est sortie et elle a promis un chemin vers une dimension "supérieure". Quelque chose de plus grand que quatrième (temps) ou cinquième (gravité, peut-être) ou même sixième.

Je pense que "plus élevé" signifiait simplement plus étrange. Des dimensions plus étranges. Concepts étrangers.

Mais ils avaient besoin de positionner ce nouveau plan d'être.

Quoi de mieux que plus haut ?

Les croyants savent certainement que le haut vaut mieux que le bas.

Mais mon frère est tout simplement parti.

J'ai demandé, lors d'un entretien (pour voir si j'étais un bon candidat à la sublimination), ce qui arriverait à mon corps après. (Probablement parce que mon frère me manquait.) Aucune partie de lui ne m'avait été rendue, aucune parcelle de terre, aucune urne, aucune preuve qu'il ait jamais été ici.

Les clients souhaitant embarquer dans leurs voyages n'auront pas à se soucier de leurs formes physiques une fois la sublimation terminée.

Mais je voulais savoir ce qui allait m'arriver. Ce qui lui était arrivé.

La Société traite tous les clients et leur vie privée avec le plus grand respect avant, pendant et après leur début facilité.

Je n'ai jamais eu de réponse.

mais je voulais faire avec

est-ce que je savais qu'il allait le faire

peut-être que je n'aurais pas pu lui demander de rester

Parfois, j'imaginais que nous étions tous transformés en soupe. De grandes cuves de quelque chose primordial, continuellement ajoutées les unes aux autres pour créer une autre vie. Et

C'est ainsi que tout commence. Une autre. Et plus tard, beaucoup plus tard, quelque chose

sortira de nous tous. Une autre.

Quelque chose sans jambes, sans colonne vertébrale. Un collectif. Moi mon frère. Et les étrangers qui ont dit

D'autres fois, j'imaginais que nous nous transformions en vapeur. Que la première chose que nous apprenons à faire dans une dimension supérieure n'est pas comment marcher ou courir mais comment se dissiper pour être partout. Et aussi

J'ai imaginé un éclair de lumière, tellement aveuglant qu'il rendait nos ombres permanentes sur le mur derrière nous. Que j'entrais dans une pièce et qu'il y aurait les ombres des gens qui disaient oui et peut-être que je pourrais reconnaître mon frère.

Je me tiendrais debout pour que lorsqu'ils me vaporiseraient, mon ombre permanente reste juste à côté de mon frère. Et quelqu'un plus tard me reconnaîtrait aussi. Peut-être.

Mais je reviendrais. Juste une fois.

Contrairement à mon frère. Parce qu'il a oublié de me dire

quand ça arrive enfin et que j'y vais.

Nous vous assurons que nous ne vous tuons pas.

La vie dans une dimension supérieure nous est inconnaissable ici ! La joie de la découverte et de la révélation au moment où la procédure a lieu est insondable dans sa complexité et ses nuances. Les problèmes mondains comme l'argent et la politique deviendront triviaux dans une dimension inexplorée. Nous croyons au processus.

Satisfaction garantie à 100 %

et aucun client n'a jamais demandé

tout ce que je veux c'est une nouvelle aventure

[Le thème Conseils pour et à partir du futur apparaît]

ROSE:
Conseils pour et à partir du futur est écrit, édité et hébergé par moi, Rose Eveleth.

"A Path Above" a été écrit et interprété par Jayne A. Quan, une écrivaine transmaculine et non binaire vivant à Los Angeles. Vous pouvez trouver des liens vers leur travail dans les notes du spectacle. Veuillez les vérifier car ils sont incroyablement talentueux.

Le thème musical est de Also, Also, Also, qui a sorti un nouvel album intitulé Le bon chagrin, que vous pouvez obtenir sur Bandcamp. Merci à Michael pour votre question et au Dr Katie Mack de s'être jointe à moi pour briser nos espoirs de nous échapper dans une autre dimension. Musique supplémentaire fournie par Blue Dot Sessions.


Mystères du trou noir

Rien, pas même la lumière, ne peut échapper à un trou noir. Bien que les trous noirs soient invisibles, ils peuvent créer des jeux de lumière brillants. Cette illustration montre un trou noir dévorant une étoile.

NASA/Centre de vol spatial Goddard/Laboratoire CI

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La première règle pour quiconque a affaire à un trou noir est, bien sûr, de ne pas s'en approcher trop près. Mais dis que tu le fais. Ensuite, vous êtes parti pour tout un voyage - un aller simple - car il n'y a pas de retour une fois que vous tombez dans un trou noir.

Un trou noir n'est pas vraiment un trou. Si quoi que ce soit, c'est le contraire. Un trou noir est un endroit dans l'espace contenant beaucoup de choses emballées très étroitement les unes contre les autres. Il a accumulé tellement de masse — et donc de gravité — que rien ne peut lui échapper, pas même la lumière.

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Et si la lumière ne peut pas s'échapper d'un trou noir, alors vous non plus.

Cette illustration montre un trou noir tirant du gaz d'une étoile qui s'est approchée trop près. NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet

À mesure que vous vous approchez d'un trou noir, son attraction gravitationnelle devient plus forte. C'est vrai pour tout ce qui a de la gravité, y compris la Terre et le soleil.

Avant longtemps, vous passez un point appelé l'horizon des événements. Chaque trou noir en a un. Cela est vrai, que le trou noir ait la masse d'une seule étoile ou autant que la masse collective de millions (et parfois de milliards) d'étoiles. Un horizon des événements entoure chaque trou noir comme une sphère imaginaire. Il agit comme une frontière de non-retour.

Ce qui se passe ensuite n'est pas joli - mais si vous y allez les pieds en premier, vous pourrez peut-être regarder. Étant donné que vos pieds sont plus proches du centre du trou noir, sa gravité tire plus fort sur le bas de votre corps que sur le haut de votre corps.

Regardez vers le bas : vous verrez vos pieds s'éloigner du reste de votre corps. En conséquence, votre corps s'étire, comme un chewing-gum. Les astronomes appellent cela la « spaghettification ». Finalement, tout votre corps s'étire en une longue nouille humaine. Ensuite, les choses commencent vraiment à devenir intéressantes.

Par exemple, au centre du trou noir, tout, y compris votre moi déchiqueté, s'effondre en un seul point.

Félicitations : Une fois là-bas, vous êtes vraiment arrivés ! Vous êtes également seul. Les scientifiques ne savent pas à quoi s'attendre une fois sur place.

Heureusement, vous n'avez pas besoin de tomber dans un trou noir pour en savoir plus sur ce phénomène cosmique. Des décennies d'études à distance de sécurité ont beaucoup appris aux scientifiques. Ces observations, y compris les découvertes surprenantes faites ces derniers mois, continuent de nous aider à comprendre comment les trous noirs contribuent à façonner l'univers.

Comment construire un trou noir

L'attraction gravitationnelle d'un objet dépend de la quantité de matière qu'il contient. Et tout comme avec les étoiles et les planètes, plus de choses - ou de masse - viennent avec une plus grande force d'attraction.

Les trous noirs ne sont pas seulement massifs. Ils sont aussi denses. La densité est une mesure de l'étroitesse de la masse dans un espace. Pour comprendre à quel point un trou noir peut être dense, imaginez que vous pourriez emballer le vôtre. Commencez avec un dé à coudre. Remplissez-le avec tous vos livres (vous auriez besoin de les fourrer vraiment). Ajoutez vos vêtements et tous les meubles dans votre chambre.Ensuite, ajoutez tout le reste dans votre maison. Alors jetez aussi dans votre maison. Assurez-vous de presser le tout pour qu'il s'adapte.

Ne vous arrêtez pas là : un trou noir avec un horizon des événements de la taille d'un dé à coudre contient autant de masse que la Terre entière. Le rembourrage de votre dé à coudre augmente sa densité, sa masse et son attraction gravitationnelle. Il en est de même pour les trous noirs. Ils emballent une énorme quantité de masse dans un espace incroyablement petit.

Imaginez un trou noir de la taille de New York. Il aurait autant de masse et de gravité que le soleil. Cela signifie que ce trou noir de la taille de New York serait capable de contenir les huit planètes (et tous les autres objets de notre système solaire), tout comme le soleil.

Ce que le trou noir ne pourrait pas faire, c'est engloutir les planètes. Ce genre d'idée donne mauvaise réputation aux trous noirs, dit Ryan Chornock. Il est astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Mass.

Strrrretch… l'attraction gravitationnelle d'un trou noir de masse stellaire pourrait conduire à une spaghettification. Cette illustration montre comment si vous tombiez les pieds en avant vers un trou noir, son attraction gravitationnelle vous étirait comme une nouille. Cosmocurio/wikipédia

"Une idée fausse populaire que vous voyez dans la science-fiction est que les trous noirs sont des sortes d'aspirateurs cosmiques, aspirant les choses qui passent", dit Chornock. "En réalité, les trous noirs restent là à moins que quelque chose d'extraordinaire ne se produise."

Parfois, une étoile s'approchera trop près. En mai 2010, un télescope à Hawaï a capté une éruption lumineuse provenant d'une galaxie lointaine. Cet incendie a culminé quelques mois plus tard, en juillet, puis s'est éteint. Une équipe d'astronomes, dont Chornock, a identifié cette lueur comme la dernière explosion d'une étoile mourante déchirée par un trou noir. Au fur et à mesure que les restes de l'étoile tombaient vers le trou noir, ils devenaient si chauds qu'ils brillaient. Ainsi, même les trous noirs peuvent créer de brillants spectacles de lumière — en mangeant des étoiles.

"Quand une étoile est attirée, elle est déchiquetée", dit Chornock. « Cela n'arrive pas très souvent. Mais quand c'est le cas, il fait chaud.

La plupart des trous noirs se forment après qu'une étoile géante, au moins 10 fois plus massive que notre soleil, tombe à court de carburant et s'effondre. L'étoile rétrécit et rétrécit et rétrécit jusqu'à ce qu'elle forme un petit point sombre. C'est ce qu'on appelle un trou noir de masse stellaire. Bien que beaucoup plus petit que l'étoile qui l'a créé, le trou noir conserve la même masse et la même gravité.

Notre galaxie contient probablement environ 100 millions de ces trous noirs. Les astronomes estiment qu'une nouvelle forme se forme chaque seconde. (Notez que les étoiles de petite et moyenne taille, comme le soleil, ne peuvent pas former de trous noirs. Lorsqu'elles manquent de carburant, elles deviennent de petits objets de la taille d'une planète appelés naines blanches.)

Les trous noirs de masse stellaire sont les crevettes de la famille. Ils sont probablement aussi les plus courants. À l'autre extrémité du spectre se trouvent des géants appelés trous noirs supermassifs. Ils ont probablement autant de masse qu'un million - voire un milliard - d'étoiles. Ceux-ci se classent parmi les objets les plus puissants de l'univers connu. Les trous noirs supermassifs maintiennent ensemble les millions ou les milliards d'étoiles qui forment une galaxie. En fait, un trou noir supermassif maintient ensemble notre galaxie. Il s'appelle Sagittarius A* et a été découvert il y a près de 40 ans.

Le cœur d'une galaxie appelée NGC 1277 contient un trou noir récemment découvert bien plus grand que prévu. Si ce trou noir était au centre de notre système solaire, son horizon des événements s'étendrait 11 fois plus loin que l'orbite de Neptune. D. Benningfield/K. Gebhardt/StarDate

Encore une fois, rien ne peut échapper à un trou noir - pas la lumière visible, les rayons X, la lumière infrarouge, les micro-ondes ou toute autre forme de rayonnement. Cela rend les trous noirs invisibles. Les astronomes doivent donc « observer » les trous noirs indirectement. Ils le font en étudiant comment les trous noirs affectent leur environnement.

Par exemple, les trous noirs forment souvent des jets de gaz et de rayonnement puissants et brillants visibles par les télescopes. Au fur et à mesure que les télescopes sont devenus plus gros et plus puissants, ils ont amélioré notre compréhension des trous noirs.

« Nous semblons trouver des trous noirs plus gros et plus puissants que ce à quoi nous nous attendions, et c'est assez intéressant », déclare Julie Hlavacek-Larrondo. Elle est astronome à l'Université de Stanford à Palo Alto, en Californie.

Hlavacek-Larrondo et ses collaborateurs ont récemment utilisé les données du télescope spatial Chandra de la NASA pour étudier les jets de 18 trous noirs extrêmement grands.

"Nous savons que les grands trous noirs ont ces [jets] incroyablement puissants qui peuvent facilement s'étendre au-delà de la taille de la galaxie", explique Hlavacek-Larrondo. « Comment quelque chose d'aussi petit peut-il créer un écoulement qui est tellement plus grand ? »

Les astronomes ont récemment découvert des trous noirs si gros qu'ils entrent dans une toute nouvelle catégorie : les ultramassifs. Cette image montre le centre de l'amas de galaxies PKS 0745-19. Le trou noir ultramassif en son centre produit des explosions qui créent des cavités dans les nuages ​​de gaz chauds, représentés en violet, qui l'entourent. Rayons X : NASA/CXC/Stanford/Hlavacek-Larrondo, J. et al Optique : NASA/STScI Radio : NSF/NRAO/VLA

La taille du jet peut être utilisée pour estimer la taille du trou noir. Cela a conduit à des découvertes surprenantes. En décembre 2012, par exemple, Hlavacek-Larrondo et d'autres astronomes ont rapporté que certains trous noirs sont si gros qu'ils méritent un nouveau nom : ultramassif.

Ces trous noirs contiennent probablement entre 10 et 40 milliards de fois plus de masse que notre soleil.

Il y a encore cinq ans, les astronomes ne connaissaient pas de trous noirs d'une masse supérieure à 10 milliards de fois celle de notre soleil, explique Jonelle Walsh. Elle est astronome à l'Université du Texas à Austin.

Avec une telle masse, la gravité superforte d'un trou noir ultramassif peut maintenir ensemble des amas entiers, ou des groupes, de galaxies.

Les mystères du massif

« Comment créez-vous ces grands trous noirs ? demande Hlavacek-Larrodo. Ils sont si gros qu'ils ont dû lentement prendre de la masse après s'être formés il y a des milliards d'années. Les scientifiques commencent maintenant à explorer comment les trous noirs se sont formés depuis le Big Bang.

Comment construire un grand trou noir n'est pas le seul mystère. Les trous noirs supermassifs sont connectés, par gravité, à des centaines de milliards d'étoiles. Déterminer le lien entre un trou noir et les étoiles qu'il ancre est un dilemme. Ce qui est arrivé en premier, c'est un peu comme la question de la poule et de l'œuf.

« Nous ne savons toujours pas si le trou noir supermassif est arrivé en premier – puis a rassemblé les galaxies dans un amas lié, admet Hlavacek-Larrondo. Peut-être que le regroupement est venu en premier.

L'année dernière a apporté une autre découverte qui approfondit le mystère des trous noirs. Walsh, l'astronome du Texas, et ses collègues ont utilisé le télescope spatial Hubble pour étudier une galaxie appelée NGC 1277. Cette galaxie se trouve à plus de 200 millions d'années-lumière. (Une année-lumière est la distance la lumière voyage en un an.) Même si NGC 1277 ne fait qu'environ un quart de la taille de la Voie lactée, Walsh et ses collègues ont rapporté en novembre que le trou noir en son centre est l'un des plus grands jamais mesurés. Ils estiment qu'il s'agit d'environ 4,000 fois plus massive que le Sagittaire A* de notre galaxie.

En d'autres termes, "le trou noir est trop grand pour la galaxie dans laquelle il réside", dit Walsh. On pense généralement que les trous noirs et les galaxies grandissent – ​​et cessent de grandir – ensemble. Cette nouvelle découverte suggère soit que ce trou noir a continué de croître, en se nourrissant d'étoiles et d'autres trous noirs à proximité, soit qu'il était surdimensionné dès le début.

Walsh dit qu'elle veut savoir si d'autres galaxies ont un arrangement similaire - ou même le contraire, avec un petit trou noir au centre d'une grande galaxie.

"Nous pouvons essayer de déduire comment la croissance de l'un affecte l'autre", explique Walsh. Mais comment cela se produit, note-t-elle, "n'est pas entièrement compris".

Les trous noirs sont parmi les objets les plus extrêmes de l'univers. Les astronomes continuent de trouver et d'observer davantage de leurs membres extrêmes, y compris les trous noirs les plus grands, les plus petits et les plus étranges. Explique Walsh : Ces observations peuvent aider à démêler les relations compliquées que les trous noirs ont avec les étoiles, les galaxies et les amas de galaxies. Cette recherche future, explique-t-elle, "nous poussera à comprendre comment tout [dans l'univers] fonctionne ensemble, se forme et grandit".

Mots de pouvoir

astronomie La science qui traite de l'espace et de l'univers physique dans son ensemble.

astrophysique La branche de l'astronomie qui utilise les lois de la physique pour mieux comprendre la matière et l'énergie des étoiles et autres objets célestes.

Big Bang L'expansion cosmique qui a marqué l'origine de l'univers il y a 13,8 milliards d'années, selon la théorie actuelle.

trou noir Une région dans l'espace avec beaucoup de masse emballée dans un petit volume. La gravité est si forte que même la lumière ne peut s'échapper.

galaxie Un système de millions ou de milliards d'étoiles, avec du gaz et de la poussière, maintenus ensemble par l'attraction gravitationnelle. On pense que la plupart des galaxies ont un trou noir en leur centre.

amas de galaxies Un groupe de galaxies maintenues ensemble par attraction gravitationnelle.

la gravité La force qui attire tout corps avec une masse, ou une masse, vers tout autre corps avec une masse. Plus il y a de masse, plus il y a de gravité.

année-lumière Une unité de mesure égale à la distance que la lumière peut parcourir en un an. Cela équivaut à environ 9,5 billions de kilomètres (6 billions de miles).

radiation L'émission d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques ou de particules subatomiques en mouvement.

supernova L'explosion d'une étoile.

Recherche de mots

Citations

S. Ornes. "La grosse gorgée du trou noir." Actualités scientifiques pour les enfants. 25 mai 2012.

S. Ornes. "Mashup galactique." Actualités scientifiques pour les enfants. 18 juin 2012.

S. Gaidos. « Hubble vit. » Actualités scientifiques pour les enfants. 22 janvier 2009.

E. Sohn. « Voyage au trou noir ». Actualités scientifiques pour les enfants. 25 janvier 2005.

E. Sohn. "Monstres trous noirs." Actualités scientifiques pour les enfants. 26 octobre 2007

Que se passe-t-il à l'intérieur d'un trou noir ? Faites un tour pour le découvrir.

Questions de l'enseignant : questions que vous pouvez utiliser dans votre classe en rapport avec cet article.

À propos de Stephen Ornes

Stephen Ornes vit à Nashville, dans le Tennessee, et sa famille a deux lapins, six poulets et un chat. Il a écrit pour Actualités scientifiques pour les étudiants depuis 2008 sur des sujets tels que la foudre, les cochons sauvages, les grosses bulles et les débris spatiaux.

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Les trous noirs en tant que créatures bidimensionnelles

À l'heure actuelle, le paradoxe du trou noir n'est toujours pas résolu. Cela peut révéler des vérités très intéressantes sur l'univers. Il existe de nombreuses solutions potentielles à ce paradoxe, du changement de notre façon de penser au temps à la modification de nos idées de la gravité en passant par la formation d'univers bébés alternatifs.

L'une des étranges solutions possibles à ce paradoxe est que les trous noirs sont en fait des entités bidimensionnelles.

Quand nous disons en deux dimensions, ils ne sont pas comme nos écrans de télévision. Au contraire, le bidimensionnel est ici comme un hologramme, avec des informations tridimensionnelles enregistrées sur une surface bidimensionnelle. Contrairement à une image plate, si vous tournez un hologramme, vous pouvez voir des informations provenant des trois dimensions de l'objet.

Les trous noirs peuvent être bidimensionnels, mais contiennent des informations sur trois dimensions, tout comme un fichier . [+] hologramme.

Au fur et à mesure que le matériel tombe dans le trou noir, les informations ne seraient pas perdues. Au lieu de cela, il est conservé dans la surface (ou l'horizon des événements) du trou noir lui-même.

Cela semble étrange, mais il existe des preuves que cela peut être vrai. Au fur et à mesure que la matière tombe dans un trou noir, sa surface augmente proportionnellement à la matière qui y tombe, et non au volume, comme on pourrait s'y attendre d'un objet classique. De plus, l'entropie d'un trou noir est proportionnelle à sa surface, ce qui est encore une fois cohérent avec un trou noir bidimensionnel.

Cela peut signifier que ce que nous pensons être des trous noirs tridimensionnels peut être une illusion - et ils peuvent en fait n'être que deux dimensions - tout comme un hologramme.


Au revoir Big Bang, bonjour trou noir ? Une nouvelle théorie de la création de l'univers

Conception d'artiste de l'horizon des événements d'un trou noir. Crédit : Victor de Schwanberg/Photothèque scientifique

La célèbre théorie du « Big Bang » aurait-elle besoin d'une révision ? Un groupe de physiciens théoriciens suppose que la naissance de l'univers aurait pu se produire après qu'une étoile à quatre dimensions se soit effondrée dans un trou noir et ait éjecté des débris.

Avant d'entrer dans leurs conclusions, commençons simplement par dire que personne ne sait rien avec certitude. Les humains n'étaient évidemment pas là au moment où l'univers a commencé. La théorie standard est que l'univers s'est développé à partir d'un point ou d'une singularité infiniment dense, mais qui sait ce qu'il y avait avant ?

"Pour tous les physiciens, des dragons auraient pu sortir de la singularité", a déclaré Niayesh Afshordi, astrophysicien à l'Institut Perimeter pour la physique théorique au Canada et co-auteur de la nouvelle étude.

Quelles sont donc les limites de la théorie du Big Bang ? La singularité en fait partie. De plus, il est difficile de prédire pourquoi cela aurait produit un univers qui a une température presque uniforme, car l'âge de notre univers (environ 13,8 milliards d'années) ne donne pas assez de temps - pour autant que nous puissions en juger - pour atteindre un équilibre de température. .

La plupart des cosmologistes disent que l'univers a dû s'étendre plus vite que la vitesse de la lumière pour que cela se produise, mais Ashford dit que même cette théorie a des problèmes : l'inflation pour commencer à travailler."

Représentation de la chronologie de l'univers sur 13,7 milliards d'années, du Big Bang, en passant par les âges sombres cosmiques et la formation des premières étoiles, jusqu'à l'expansion dans l'univers qui a suivi. Crédit : NASA/WMAP Science Team

Voici ce que proposent les physiciens :

  • Le modèle qu'ils ont construit a l'univers tridimensionnel flottant comme une membrane (ou brane) dans un « univers en vrac » qui a quatre dimensions. (Oui, cela nous fait également mal à la tête, il pourrait donc être plus facile de penser temporairement à la brane comme à deux dimensions et à "l'univers en vrac" comme à trois dimensions lorsque vous essayez de l'imaginer.) Vous pouvez lire le plus technique détails dans cet article de 2000 sur lequel la nouvelle théorie est basée.
  • Donc, si cet "univers en vrac" a des étoiles à quatre dimensions, ces étoiles pourraient traverser les mêmes cycles de vie que les étoiles à trois dimensions que nous connaissons. Les plus massives exploseraient en supernovae, perdraient leur peau et verraient les parties les plus internes s'effondrer comme un trou noir.
  • Le trou noir 4-D aurait un "horizon des événements" tout comme ceux que nous connaissons bien en 3-D. L'horizon des événements est la frontière entre l'intérieur et l'extérieur d'un trou noir. Il existe de nombreuses théories sur ce qui se passe à l'intérieur d'un trou noir, bien que rien n'ait jamais été observé.
  • Dans un univers 3-D, l'horizon des événements apparaît comme une surface bidimensionnelle. Ainsi, dans un univers 4-D, l'horizon des événements serait un objet 3-D appelé hypersphère.
  • Donc, fondamentalement, ce que dit le modèle, c'est que lorsque l'étoile 4-D éclate, le matériau restant créerait une brane 3-D entourant un horizon d'événements 3-D, puis s'étendrait.

Le long et le court ? Pour ramener cela aux choses que nous pouvons voir, il est clair d'après les observations que l'univers est en expansion (et en effet s'accélère à mesure qu'il s'étend, peut-être en raison de la mystérieuse énergie noire). La nouvelle théorie dit que l'expansion vient de la croissance de cette brane 3-D. Mais il y a au moins une limite.

Alors que le modèle explique pourquoi l'univers a une température presque uniforme (l'univers 4-D qui le précède aurait existé pendant beaucoup plus longtemps), un télescope de l'Agence spatiale européenne appelé Planck a récemment cartographié de petites variations de température dans le fond diffus cosmologique, ce qui est supposé être des restes des débuts de l'univers.

Cette vue d'artiste montre les environs du trou noir supermassif au cœur de la galaxie active NGC 3783 dans la constellation australe du Centaure (Le Centaure). De nouvelles observations utilisant l'interféromètre du Very Large Telescope à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili ont révélé non seulement le tore de poussière chaude autour du trou noir, mais aussi un vent de matière froide dans les régions polaires. Crédit : ESO/M. Kornmesser

Le nouveau modèle diffère de ces lectures CMB d'environ quatre pour cent, les chercheurs cherchent donc à affiner le modèle. Cependant, ils pensent toujours que le modèle a de la valeur. Planck montre que l'inflation se produit, mais ne montre pas pourquoi l'inflation se produit.

"L'étude pourrait aider à montrer comment l'inflation est déclenchée par le mouvement de l'univers à travers une réalité de dimension supérieure", ont déclaré les chercheurs.

Vous pouvez en savoir plus sur leurs recherches sur ce prépublié Arxiv papier. le Arxiv l'entrée ne précise pas si l'article a été soumis à des revues scientifiques à comité de lecture pour publication.


FAQ: Interstellaire

Photo de Melinda Sue Gordon © 2014 Warner Bros. Entertainment, Inc. et Paramount Pictures Corporation. Tous les droits sont réservés.

Interstellaire, comme tout le monde l'a noté, est un film incroyablement ambitieux. C'est aussi assez compliqué, et pas seulement à cause de la science impliquée. Si vous êtes comme nous, vous êtes probablement sorti du théâtre avec un tas de questions. Nous essayons d'y répondre ci-dessous.

À qui sont les mystérieux « ils » auxquels les gens font référence ?

En supposant que Cooper (Matthew McConaughey) ait raison, « ils » sont nos descendants, qui ont évolué pour exister en cinq dimensions. Parce qu'ils existent en cinq dimensions (le temps étant la quatrième dimension), leur expérience du temps n'est pas linéaire de la même manière que la nôtre. Ils créent le trou de ver et le tesseract qui sauvent Cooper.

Je ne comprends pas la fin. Si « ils » descendent des humains et que Cooper sauve l'humanité, alors comment « ils » pourraient-ils exister à l'avenir si Cooper n'a pas encore sauvé l'humanité ? Ou, comme Vautour Mets-le, "vous ne pouvez pas voyager dans le temps et concevoir votre propre salut. " Droite?
Beaucoup de science-fiction, au moins, serait en désaccord avec vous. La fin de Interstellaire semble présenter un « paradoxe du bootstrap ». En bref, il s'agit d'une sorte de paradoxe temporel dans lequel une poule renvoie un œuf dans le temps, lequel œuf devient alors cette poule. Un exemple populaire est Le Terminateur: Dans le premier film de la série, Kyle Reese est renvoyé dans le temps par John Connor pour protéger Sarah Connor, la mère de John Connor. Le paradoxe est que Reese s'avère être le père de John Connor - en renvoyant Reese dans le temps, John Connor s'est créé lui-même.(De même, en remontant le temps pour tenter de tuer John Connor, Skynet laisse derrière lui les pièces robotiques avancées qui ont conduit à la création de Skynet.)

Sans voyage dans le temps, si une telle chose est possible reste théorique, mais c'est quelque chose que les physiciens théoriciens discutent. (Si vous souhaitez en savoir plus, le physicien théoricien Kip Thorne a un chapitre entier à ce sujet dans son livre La science de l'interstellaire.)