Les Trous Noirs Sont Des Chats De Schrödinger

Les scientifiques ont découvert quelque chose d’assez cool : les trous noirs de Schrödinger. Oui, les objets les plus effrayants de notre Univers se révèlent être encore plus terrifiants. Nous savons maintenant qu’ils peuvent exister sous plusieurs états à la fois. Mais qu’est-ce que ça veut dire ? Nous allons voir ça. Les trous noirs sont les mystérieux titans de notre Univers. Parfois, on a l’impression que plus on en apprend sur eux, moins on en sait.

Nous les avons découverts assez récemment, au 20e siècle. Et depuis, nous en avons trouvé de toutes sortes aux quatre coins de l’Univers. Certains font la taille d’une petite ville, d’autres sont effroyablement surdimensionnés. Mais leur caractéristique la plus notable est probablement leur masse immense. Et c’est là qu’une étude récente entre en jeu. Des scientifiques ont constaté que les trous noirs ont des “propriétés quantiques” très particulières. Ils ont découvert qu’un trou noir peut être à la fois grand et petit, léger et lourd, mort et vivant. Quand ils disent “vivant”, je pense qu’ils parlent par métaphore — espérons en tout cas que ce soit le cas.

Mais l’important dans cette découverte est qu’un trou noir peut se trouver dans tous ces états simultanément. Plutôt étrange, non ? Qu’est-ce que cela peut bien vouloir signifier ? Eh bien, le fait de pouvoir être “tout en même temps” n’est pas une idée neuve pour la science. Les physiciens appellent cela la “superposition”, ou, pour faire simple, l’"état d’incertitude". Les physiciens quantiques ont d’abord découvert cet état dans de minuscules particules quantiques. Ils ont remarqué une chose très étrange : tant que nous n’observons pas une particule, elle existe dans tous ses états possibles en même temps. Et ce n’est que lorsque nous commençons à interagir avec elle, par exemple en la regardant, en la mesurant ou simplement en faisant... quelque chose, que la particule décide de l’état dans lequel elle doit se trouver.

Voici un exemple. Imagine que tu as une balle dans une boîte. Tu ne sais pas à quoi elle ressemble. Le truc, c’est que tant qu’elle reste dans sa boîte, la balle est de toutes les couleurs en même temps. Ce n’est que lorsque tu la sors qu’elle choisit enfin sa couleur. Tout cela se produit instantanément, donc tu ne le remarques pas — pour toi, la balle a toujours été bleue. Plutôt effrayant, non ? Et ça soulève beaucoup de questions. Par exemple, comment ces particules comprennent-elles que nous les observons ? Comment décident-elles de l’état dans lequel elles finissent ? Et à quoi ressemble réellement notre monde si nous ne voyons que ce qui nous en est montré ? Bien sûr, cette découverte a provoqué un énorme émoi dans la communauté scientifique. Ce n’est pas étonnant — c’est quand même un peu bizarre... C’est ce que pensait aussi le physicien Erwin Schrödinger au début du 20e siècle. Les théories quantiques lui semblaient délirantes. C’est pourquoi il a décidé de les remettre en question.

Il a mené une expérience célèbre. Tu en as probablement entendu parler, même si tu ne connais rien du tout à la science. La célèbre expérience du chat de Schrödinger. Quel était l’intérêt de cette expérience ? Tout d’abord, nous avons une boîte et un chat. Dans la boîte, il y a un récipient contenant un gaz toxique et un mécanisme spécial. A tout moment, il y a 50% de chances que ce mécanisme ouvre le récipient. Si cela se produit, le gaz toxique se diffusera, et le pauvre chat ne survivra pas. Si ça ne se produit pas, le chat restera en vie et en bonne santé. Ne t’inquiète pas ; il s’agissait d’une expérience purement hypothétique. Aucun chat n’a été maltraité ! Mais imaginons que nous ayons effectivement enfermé un chat dans une boîte... et que nous ayons attendu une heure. Il est temps de vérifier le résultat. Et c’est là que nous nous rapprochons de la partie la plus intéressante. À ton avis, comment cette situation se terminerait-elle dans notre monde ordinaire ? Eh bien, probablement, le récipient finirait par s’ouvrir — ou non. Et alors le destin du chat serait fixé. Après cela, il nous suffirait d’ouvrir le couvercle pour découvrir la vérité.

Mais en physique quantique, tout est beaucoup plus étrange. Selon cette science, le chat est à la fois vivant et non vivant jusqu’à ce que nous ouvrions la boîte. En d’autres termes, l’Univers lui-même ne sait pas quoi faire de ce chat. Comme si le pauvre animal se trouvait entre deux mondes à l’intérieur de sa boîte. Et quand tu ouvres le couvercle, l’Univers choisis un résultat de manière aléatoire. Alors pourquoi avoir fait subir tout ça à un pauvre chat ? Eh bien, au départ, Erwin Schrödinger voulait montrer à quel point tout cela lui paraissait stupide. Mais au final, il a accidentellement prouvé que les physiciens quantiques avaient raison. La situation s’est avérée plutôt drôle. Ça s’est passé comme ça : “Ha ha, ces physiciens quantiques n’ont aucune idée de ce dont ils parlent. Selon leur logique, le chat dans ma boîte devrait être à la fois vivant et non vivant... Mais... attendez... Oh-oh. Ils ont raison !”

Schrödinger a reçu le Prix Nobel en 1933, mais pas pour cette découverte. Et en 2022, trois scientifiques ont reçu le Prix Nobel pour une autre découverte dans ce domaine. Ces scientifiques sont Alain Aspect, John F. Clauser et Anton Zeilinger. Ils ont été récompensés pour leurs expériences sur les états quantiques enchevêtrés. Qu’est-ce que cela nous apprend ? Faut-il se tourner vers une branche de la magie pour comprendre tout ça ?

Malheureusement, l’humanité n’est pas assez développée pour tester ces théories — pas encore. Mais nous avons beaucoup d’hypothèses plutôt sympas. Par exemple, la théorie des univers parallèles est une tentative d’explication de ce phénomène. Tu te souviens de la balle dans la boîte ? En gros, selon la théorie du multivers, il y a un nombre infini de réalités différentes. Donc, si tu ne sais pas à quoi ressemble la balle, c’est qu’elle existe dans cet état inter-dimensionnel et incertain. Mais lorsque tu ouvres la boîte et que tu regardes la balle, tu es transporté dans une réalité donnée — par exemple, dans celle où elle est bleue. C’est assez incroyable, et tout à fait passionnant.

Mais pourquoi avons-nous besoin de toutes ces informations ? Quel rapport avec la récente découverte ? Eh bien, les scientifiques se sont dit : si les particules de notre Univers se comportent comme ça, qu’en est-il des objets spatiaux les plus grands ? Et ils ont donc décidé de pointer leurs appareils non pas vers le microcosme mais vers l’espace lointain. Le physicien-théoricien américano-israélien Jacob Bekenstein a été le premier à suggérer que les trous noirs pourraient avoir les mêmes propriétés étranges.

Mais cette théorie devait être testée. La recherche avait pour but de trouver un lien entre les particules quantiques et les trous noirs. Les chercheurs ont donc créé une structure informatique dans laquelle ils ont placé une particule quantique simulée juste aux abords d’un trou noir géant simulé. Et cette analyse leur a montré que les trous noirs pouvaient eux aussi exister sous plusieurs états à la fois. Par exemple, ils peuvent être incroyablement massifs et, en même temps, ne pas avoir de masse du tout. Ces mystérieuses portes de l’espace peuvent avoir différentes masses à la fois.

“Cette modélisation a montré que ces masses superposées se trouvaient, en fait, à l’intérieur de certains ratios déterminés — ainsi que Bekenstein l’avait prédit”, a déclaré la physicienne Magdalena Zych en se référant à l’étude. On ne sait pas encore très bien ce que tout cela signifie. Et cette découverte seule ne nous a pas beaucoup rapprochés de la compréhension du fonctionnement de notre Univers ou de ce qui se passe à l’intérieur des trous noirs. Nous n’avons compris qu’une seule chose : tout ce qui nous entoure est beaucoup plus compliqué et plus fantastique que nous le pensions. Qui sait ? Peut-être que les trous noirs sont bien des portails entre les univers parallèles ? À ce stade, il est impossible de réfuter cette hypothèse ! En d’autres termes, l’Univers nous a montré une fois de plus qu’il est plus étrange et plus mystérieux et fascinant que nous ne pouvions l’imaginer. Espérons qu’à l’avenir, nous serons en mesure de comprendre au moins un peu ce qui s’y passe.