La dernière théorie de Stephen Hawking a été publiée : l'Univers n'est qu'un immense hologramme. Le dernier travail de Stephen Hawking sur la nature de notre univers a été publié.

Stephen Hawking

Théorie de tout

Traduction de l'édition originale :

La théorie du tout

Réimprimé avec autorisation Productions Waterside Inc et l'agence littéraire "Synopsis".

Introduction

Dans cette série de conférences, j'essaierai de décrire notre compréhension de l'histoire de l'Univers depuis le Big Bang jusqu'à la formation des trous noirs. La première conférence est consacrée à bref aperçu des idées sur la structure de l'Univers qui ont eu lieu dans le passé et l'histoire de la façon dont l'image moderne du monde a été construite. Cette partie peut être appelée l'histoire du développement des idées sur l'histoire de l'Univers.

Dans la deuxième conférence, je décrirai comment les théories de la gravité de Newton et d'Einstein ont conduit à comprendre que l'Univers ne peut pas rester inchangé : il doit soit s'étendre, soit se contracter. Il s’ensuit qu’il y a 10 à 20 milliards d’années, la densité de l’Univers était infinie. Ce point sur l’axe du temps s’appelle le Big Bang. Apparemment, ce moment marquait le début de l’existence de l’Univers.

Dans la troisième conférence, je parlerai des trous noirs. Ils se forment lorsqu’une étoile massive ou un corps cosmique plus grand s’effondre sous sa propre gravité. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, toute personne assez stupide pour tomber dans un trou noir y restera pour toujours. Personne ne pourra sortir de là. A la singularité, l'histoire de l'existence de tout objet prend fin. Cependant, la théorie de la relativité générale est une théorie classique, c’est-à-dire qu’elle ne prend pas en compte le principe d’incertitude de la mécanique quantique.

Dans la quatrième leçon, j'expliquerai comment la mécanique quantique permet à l'énergie de s'échapper d'un trou noir. Les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu’on le prétend.

Dans la cinquième conférence, je parlerai de l'application des idées de la mécanique quantique à la résolution de questions liées au Big Bang et à l'origine de l'Univers. Cela nous amènera à comprendre que l’espace-temps peut être fini, mais n’avoir ni frontière ni bord. Elle ressemble à la surface de la Terre, mais avec deux dimensions supplémentaires ajoutées.

Dans la sixième leçon, je montrerai comment cette nouvelle hypothèse de frontière peut expliquer pourquoi le passé est si différent du futur même si les lois de la physique sont symétriques dans le temps.

Enfin, dans la septième conférence, je parlerai des tentatives visant à formuler une théorie unifiée couvrant la mécanique quantique, la gravité et toutes les autres interactions physiques. Si nous réussissons, nous serons réellement capables de comprendre l’Univers et la place que nous y occupons.

Première conférence

Idées sur l'Univers

Retour en 340 avant JC. e. Aristote, dans son traité Sur le Ciel, a formulé deux arguments convaincants en faveur du fait que la Terre est sphérique et non plate comme une plaque. Premièrement, il s'est rendu compte que éclipses lunaires provoquée par le passage de la Terre entre le Soleil et la Lune. L'ombre de la Terre sur la Lune est toujours ronde, et cela n'est possible que si la Terre a une forme sphérique. Si la Terre était un disque plat, l’ombre serait allongée et elliptique à moins que le Soleil ne soit directement au-dessus du centre du disque au moment de l’éclipse.

Deuxièmement, d'après l'expérience de leurs voyages, les Grecs savaient qu'en régions du sud L'étoile polaire est plus basse au-dessus de l'horizon que dans les régions plus au nord. Sur la base de la différence entre les positions apparentes de l'étoile polaire en Égypte et en Grèce, Aristote donne même une estimation de la circonférence de la Terre - 400 000 stades. On ne sait pas exactement à quoi équivaut une étape (peut-être environ 180 mètres). L'estimation d'Aristote est alors presque le double de la valeur actuellement admise.

Les anciens Grecs avaient également un troisième argument en faveur du fait que la Terre devait être sphérique : sinon pourquoi les voiles d'un navire qui s'approche apparaissent-elles d'abord à l'horizon et seulement ensuite sa coque devient-elle visible ? Aristote pensait que la Terre était stationnaire et que le Soleil, la Lune, les planètes et les étoiles se déplaçaient sur des orbites circulaires autour d'elle. Il le pensait parce que, pour des raisons mystiques, il était convaincu que la Terre était le centre de l'Univers et que circulation de rond-point- le plus parfait.

Aristote croyait que la Terre était immobile et que le Soleil, la Lune, les planètes et les étoiles se déplaçaient sur des orbites circulaires autour d'elle.

Au 1er siècle après JC e. cette idée a été développée par Ptolémée dans un modèle cosmologique holistique. La Terre est située au centre, entourée de huit sphères portant la Lune, le Soleil, les étoiles et les cinq planètes connues à l'époque : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Les planètes se déplacent en cercles de rayons plus petits, associés aux sphères correspondantes. Cela était nécessaire pour expliquer leurs trajectoires de mouvement observées plutôt complexes à travers le ciel. Sur la sphère extérieure se trouvent les étoiles dites fixes, qui maintiennent leur position les unes par rapport aux autres, mais effectuent toutes ensemble un mouvement circulaire à travers le ciel. Ce qui se trouve au-delà de la sphère extérieure restait flou, mais cette partie de l’Univers était sans aucun doute inaccessible à l’observation.

Le modèle de Ptolémée a permis de prédire avec assez de précision les positions des corps célestes dans le ciel. Mais pour ce faire, Ptolémée a dû admettre que parfois la Lune se rapproche deux fois plus de la Terre qu'à d'autres moments de son mouvement le long de la trajectoire prédite. Cela signifiait que périodiquement, la Lune devait apparaître deux fois par rapport à sa taille normale. Ptolémée était conscient de cette lacune, mais malgré cela, son modèle fut accepté par la plupart, mais pas par tous. Elle a obtenu l'approbation église chrétienne, comme une image du monde, conforme aux Saintes Écritures. Après tout, ce modèle présentait un énorme avantage, car il laissait suffisamment d’espace pour le paradis et l’enfer derrière la sphère des étoiles fixes.

Un dessin ancien représentant divers modèles cosmologiques expliquant le mouvement des planètes. Le diagramme central montre un modèle héliocentrique (le Soleil est au centre) du mouvement des six planètes connues à cette époque, de leurs satellites et autres corps célestes tournant autour du Soleil. À partir du IIe siècle, le système ptolémaïque géocentrique (Terre au centre) (en haut à gauche) devient le modèle dominant. Elle a été remplacée système héliocentrique Copernic, publié en 1543 (en bas à droite). Le modèle égyptien (en bas à gauche) et le modèle de Tycho Brahe (en haut à droite) tentaient de préserver l'idée d'une Terre stationnaire comme centre de l'univers. Les détails des orbites des planètes sont donnés à gauche et à droite.

Tiré de l'Atlas illustré de Johann Georg Heck, 1860.

Cependant, en 1514, le prêtre polonais Nicolas Copernic proposa bien plus modèle simple. Dans un premier temps, craignant des accusations d'hérésie, il publie son modèle de manière anonyme. Il croyait que le Soleil stationnaire était au centre et que la Terre et les planètes se déplaçaient autour de lui sur des orbites circulaires. Malheureusement pour Copernic, il fallut près de cent ans avant que ses idées ne soient prises au sérieux. Ensuite, deux astronomes - l'Allemand Johannes Kepler et l'Italien Galileo Galilei - se sont prononcés publiquement en faveur de la théorie copernicienne, malgré le fait que les orbites prédites sur la base de cette théorie étaient quelque peu différentes de celles observées. La domination de la théorie d'Aristote-Ptolémée a pris fin en 1609, lorsque Galilée a commencé à étudier le ciel nocturne à l'aide du télescope nouvellement inventé.

En 1609, Galileo Galilei commença à étudier le ciel nocturne à l’aide d’un télescope nouvellement inventé.

En observant Jupiter, Galilée a remarqué que la planète était accompagnée de plusieurs petits satellites (lunes) qui tournaient autour d'elle. Cela signifiait que tous les corps célestes ne devaient pas nécessairement tourner autour de la Terre, comme le pensaient Aristote et Ptolémée. Bien sûr, il était encore possible de supposer que la Terre est immobile et située au centre de l'Univers, et que les satellites de Jupiter se déplacent le long de trajectoires extrêmement complexes autour de la Terre, de sorte que l'apparence de leur révolution autour de Jupiter est créée. Cependant, la théorie de Copernic était beaucoup plus simple.

Dans le même temps, Kepler développait la théorie copernicienne, suggérant que les planètes ne se déplacent pas sur des orbites circulaires, mais sur des orbites elliptiques. Aujourd’hui, les prédictions de la théorie coïncident enfin avec les observations. Pour Kepler, les orbites elliptiques n'étaient qu'une hypothèse artificielle et très malheureuse, car l'ellipse était considérée comme une figure moins parfaite qu'un cercle. Ayant découvert (presque par hasard) que les orbites elliptiques correspondaient bien aux observations, il ne parvint pas à concilier cela avec son idée selon laquelle les planètes tournent autour du Soleil sous l'influence de forces magnétiques.

L'explication fut trouvée bien plus tard, en 1687, lorsque Newton publia son ouvrage "Principes mathématiques de philosophie naturelle". Il s’agit peut-être de l’ouvrage de physique le plus important jamais publié. Newton y proposait non seulement une théorie du mouvement des corps dans l'espace et dans le temps, mais développait également un appareil mathématique pour analyser ce mouvement. De plus, il a formulé la loi gravité universelle. Cette loi stipule que tous les corps de l'Univers sont attirés les uns vers les autres avec une force qui est d'autant plus grande que plus la masse des corps est grande et plus ils sont proches les uns des autres. C’est la même force qui fait tomber les objets au sol. L’histoire de la pomme tombant sur Newton est presque certainement fictive. Newton lui-même a seulement mentionné que l'idée de la gravité lui est venue lorsqu'il était d'humeur contemplative et qu'il a remarqué qu'une pomme tombait.

Le 8 janvier 1942, 300 ans après la mort de Galilée, Stephen William Hawking est né à Oxford, en Angleterre. Environ 200 000 autres enfants sont également nés ce jour-là, mais un seul est devenu le plus grand physicien théoricien et cosmologiste. Au début des années 1960, Hawking a commencé à montrer des signes de sclérose latérale amyotrophique (maladie de Lou Gehrig), qui ont conduit à la paralysie.

« Une incarnation presque parfaite d'un esprit libre, d'un intellect immense, d'une personne qui surmonte courageusement la faiblesse physique, consacrant toutes ses forces à déchiffrer le « plan divin », c'est ainsi que le vulgarisateur scientifique allemand Hubert Mania décrit Hawking dans son livre.

Les réalisations scientifiques de Hawking sont indéniables. "RG" parlera de certaines des théories les plus populaires du grand physicien.

Le rayonnement de Hawking est un processus hypothétique d'« évaporation » des trous noirs, c'est-à-dire l'émission de divers particules élémentaires(principalement des photons).

Ce processus a été prédit par Hawking en 1974. Son travail a d'ailleurs été précédé d'une visite à Moscou en 1973, où il a rencontré des scientifiques soviétiques : l'un des créateurs de l'atome et Bombe à hydrogène Yakov Zeldovich et l'un des fondateurs de la théorie de l'Univers primitif, Alexei Starobinsky.

« Lorsqu’une énorme étoile se contracte, sa gravité devient si forte que même la lumière ne peut plus s’échapper de ses limites. La zone d’où rien ne peut s’échapper est appelée « trou noir ». Et ses limites sont appelées « l’horizon des événements », explique Hawking.

A noter que le concept d'un trou noir comme objet qui n'émet rien, mais peut seulement absorber de la matière, est valable tant que les effets quantiques ne sont pas pris en compte.

C'est Hawking qui a commencé à étudier le comportement des particules élémentaires à proximité d'un trou noir du point de vue de la mécanique quantique. Il a découvert que les particules peuvent dépasser ses limites et qu'un trou noir ne peut pas être complètement noir, c'est-à-dire qu'il y a un rayonnement résiduel. Les autres scientifiques ont applaudi : tout a changé maintenant ! L'information sur la découverte s'est répandue comme un ouragan dans la communauté scientifique. Et cela a eu un effet similaire.

Hawking a découvert plus tard un mécanisme par lequel les trous noirs peuvent émettre des radiations. Il a expliqué que du point de vue de la mécanique quantique, l'espace est rempli de particules virtuelles. Ils se matérialisent constamment par paires, se « séparent », se « retrouvent » et s’annihilent. Près d'un trou noir, l'une des deux particules peut y tomber, et la seconde n'aura plus aucune paire à anéantir. Ces particules « projetées » forment le rayonnement émis par le trou noir.

Hawking en conclut que les trous noirs n'existent pas éternellement : ils émettent des vents de plus en plus forts et finissent par disparaître à la suite d'une explosion géante.

« Einstein n’a jamais accepté la mécanique quantique en raison de l’élément aléatoire et d’incertitude qui y est associé. Il a dit : Dieu ne joue pas aux dés. Il semble qu’Einstein s’est trompé deux fois. L’effet quantique d’un trou noir suggère que Dieu non seulement joue aux dés, mais les lance aussi parfois là où ils ne peuvent pas être vus », explique Hawking.

Le rayonnement d’un trou noir – ou rayonnement de Hawking – a montré que la compression gravitationnelle n’est pas aussi permanente qu’on le pensait : « Si un astronaute tombe dans un trou noir, il retournera alors vers la partie externe de l’Univers sous forme de rayonnement. Donc, d’une certaine manière, l’astronaute sera repensé. »

La question de l'existence de Dieu

En 1981, Hawking a assisté à une conférence sur la cosmologie au Vatican. Après la conférence, le Pape a donné audience aux participants et leur a dit qu'ils pouvaient étudier le développement de l'Univers après le Big Bang, mais pas le Big Bang lui-même, car c'était le moment de la création et donc l'œuvre de Dieu.

Hawking a admis plus tard qu'il était heureux que le pape ne connaisse pas le sujet de la conférence que le scientifique avait donnée auparavant. Il s’agissait précisément de la théorie selon laquelle l’Univers n’avait pas de commencement, de moment de création en tant que tel.

Il y avait des théories similaires au début des années 1970, elles parlaient d’un espace et d’un temps fixes, vides pour l’éternité. Puis, pour une raison inconnue, un point s'est formé – le noyau universel – et une explosion s'est produite.

Hawking estime que « si nous remontons dans le temps, nous atteignons une singularité du big bang dans laquelle les lois de la physique ne s’appliquent pas. Mais il existe une autre direction du mouvement dans le temps qui évite la singularité : on l’appelle la direction imaginaire du temps. On peut y renoncer à la singularité, qui est le début ou la fin des temps. »

C'est-à-dire qu'un moment apparaît dans le présent, qui n'est pas nécessairement accompagné d'une chaîne de moments dans le passé.

« Si l’univers a eu un commencement, on peut supposer qu’il a aussi eu un créateur. Mais si l’Univers est autosuffisant, n’a ni frontière ni limite, alors il n’a pas été créé et ne sera pas détruit. Elle existe simplement. Où est alors la place de son créateur ? - demande le physicien théoricien.

"Du Big Bang aux trous noirs"

Avec ce sous-titre, le livre de Hawking, A Brief History of Time, a été publié en avril 1988 et est instantanément devenu un best-seller.

Excentrique et extrêmement intelligent, Hawking participe activement à la vulgarisation scientifique. Bien que son livre parle de l'émergence de l'Univers, de la nature de l'espace et du temps, des trous noirs, il n'existe qu'une seule formule - E=mc² (l'énergie est égale à la masse multipliée par le carré de la vitesse de la lumière dans l'espace libre).

Jusqu’au 20e siècle, on croyait que l’Univers était éternel et immuable. Hawking a soutenu dans un langage très accessible que ce n’était pas le cas.

« La lumière des galaxies lointaines est décalée vers la partie rouge du spectre. Cela signifie qu’ils s’éloignent de nous, que l’Univers s’étend », dit-il.

Un Univers statique semble plus attractif : il existe et peut continuer d’exister pour toujours. C'est quelque chose d'inébranlable : une personne vieillit, mais l'Univers est toujours aussi jeune qu'au moment de sa formation.

L’expansion de l’Univers suggère qu’elle a commencé à un moment donné dans le passé. Ce moment où l’Univers a commencé à exister s’appelle le big bang.

«Une étoile mourante, se contractant sous l'effet de sa propre gravité, finit par se transformer en une singularité - un point de densité infinie et de taille nulle. Si l’on inverse le cours du temps pour que la contraction se transforme en expansion, il sera possible de prouver que l’univers a eu un commencement. Cependant, la preuve basée sur la théorie de la relativité d'Einstein a également montré qu'il était impossible de comprendre comment l'Univers a commencé : elle a démontré que toutes les théories ne s'appliquaient pas au moment où l'Univers a commencé », note le scientifique.

L'humanité attend la destruction

On peut voir la tasse tomber de la table et se briser. Mais vous ne pouvez pas voir comment tout cela se reconstitue à partir des fragments. L’augmentation du désordre – l’entropie – est précisément ce qui distingue le passé du futur et donne une direction au temps.

Hawking a posé la question : que se passera-t-il lorsque l'Univers cessera de s'étendre et commencera à se contracter ? Verra-t-on des tasses brisées reconstruites ?

« Il m'a semblé que lorsque la compression commencerait, l'Univers reviendrait à un état ordonné. Dans ce cas, avec le début de la compression, le temps aurait dû remonter. À ce stade, les gens vivraient leur vie à l’envers et rajeuniraient à mesure que l’Univers se contracterait », a-t-il déclaré.

Les tentatives visant à créer un modèle mathématique de la théorie ont échoué. Hawking a admis plus tard son erreur. Selon lui, c'était parce qu'il utilisait un modèle trop simple de l'Univers. Le temps ne reviendra pas en arrière lorsque l’Univers commencera à rétrécir.

« Dans le temps réel dans lequel nous vivons, l’Univers a deux destins possibles. Il peut continuer à s’étendre indéfiniment. Ou encore, il peut commencer à rétrécir et cesser d'exister au moment du « grand aplatissement ». Ce sera comme une grosse explosion, mais en sens inverse », estime le physicien.

Hawking admet que l’Univers est encore confronté à une fin. Cependant, il est stipulé que lui, en tant que prophète de la fin du monde, n'aura pas l'occasion d'être à ce moment-là - après plusieurs milliards d'années - et de se rendre compte de son erreur.

Selon la théorie de Hawking, l’humanité ne peut être sauvée dans cette situation que par la capacité de se détacher de la Terre.

Les extraterrestres existent

Les gens envoient des véhicules sans pilote dans l'espace avec des images de personnes et des coordonnées indiquant l'emplacement de notre planète. Des signaux radio sont envoyés dans l’espace dans l’espoir que les civilisations extraterrestres les remarqueront.

Selon Hawking, les rencontres avec des représentants d'autres planètes ne présagent rien de bon pour les Terriens. Fort de ses connaissances, il ne nie pas la possibilité de l'existence d'une civilisation extraterrestre, mais espère que la rencontre n'aura pas lieu.

Dans une série télévisée documentaire sur Discovery Channel, il a exprimé l'opinion que si la technologie extraterrestre surpasse celle de la Terre, ils formeront définitivement leur propre colonie sur Terre et asserviront l'humanité. Hawking a comparé ce processus à l'arrivée de Colomb en Amérique et aux conséquences qui attendaient la population indigène du continent.

« Dans un Univers comptant 100 milliards de galaxies, chacune contenant des centaines de millions d’étoiles, il est peu probable que la Terre soit le seul endroit où la vie se développe. D'un point de vue purement mathématique, les chiffres permettent à eux seuls d'accepter l'idée de l'existence d'une vie extraterrestre comme absolument raisonnable. Le vrai problème est de savoir à quoi pourraient ressembler les extraterrestres et si les Terriens apprécieront leur apparence. Après tout, il pourrait s’agir de microbes, d’animaux unicellulaires ou de vers qui habitaient la Terre depuis des millions d’années », a déclaré Hawking.

Même les parents et amis du cosmologiste notent qu’on ne peut pas croire chacun de ses mots. C'est un chercheur. Mais dans une telle affaire, il y a plus d’hypothèses que de faits, et les erreurs sont inévitables. Mais même ainsi, ses recherches donnent à une personne matière à réflexion, un point à partir duquel on peut commencer à chercher une réponse à la question de l'existence de l'homme et de l'Univers.

« La réponse à cette question sera le plus grand triomphe de l’esprit humain, car alors nous connaîtrons la pensée de Dieu », déclare Hawking.

Il était l'un des physiciens théoriciens les plus remarquables de notre époque. Au cours de ses 76 années d'histoire difficile (1942-2018), Hawking a réussi à formuler un certain nombre d'hypothèses et de théories fondamentales, grâce auxquelles nous en savons aujourd'hui un peu plus sur le fonctionnement de l'espace et de la physique du monde qui l'entoure.

Revenons sur certaines des réalisations les plus importantes du talentueux scientifique :

Ouvrage fondateur sur l’étude de la singularité

Une singularité gravitationnelle est considérée comme un point unidimensionnel contenant une masse infiniment grande dans un espace infiniment petit. Dans une singularité, la gravité devient infinie, le continuum espace-temps se courbe indéfiniment et les lois de la physique telles que nous les connaissons cessent d'exister.

En collaboration avec le physicien mathématicien anglais Roger Penrose, Stephen Hawking a réalisé une étude innovante travail de recherche, dont le résultat était une hypothèse raisonnée de l'existence d'une singularité et la théorie selon laquelle l'Univers a commencé avec elle.

Travailler à la découverte des quatre lois de la mécanique des trous noirs

Avec James Barnid et Brandon Carter, Stephen Hawking a découvert les quatre lois de la mécanique des trous noirs. Ces lois sont similaires aux lois de la thermodynamique et décrivent propriétés physiques, qui sont supposés être inhérents aux trous noirs. En janvier 1971, l’essai de Hawking sur les trous noirs remporta un prix prestigieux. Prix de la Fondation pour la recherche sur la gravité.

La théorie selon laquelle les trous noirs émettent des radiations

Pendant de nombreuses années, les physiciens ont cru que rien ne pouvait échapper aux limites d’un trou noir. En 1974, Stephen Hawking a proposé un argument théorique selon lequel les trous noirs émettent toujours des rayonnements, qui continuent de se déplacer jusqu'à ce qu'ils dépensent toute leur énergie et se dissolvent. Malgré la controverse entourant la théorie de Stephen, un nouveau terme est apparu en physique : le « rayonnement de Hawking », dont l'étude se poursuit aujourd'hui dans le cadre de recherches expérimentales à .

Contribution à la théorie de l'inflation cosmique

Introduite par Alan Guth en 1980, la théorie de l’inflation cosmique suggère qu’après le Big Bang, l’univers s’est développé de façon exponentielle avant de ralentir. Stephen Hawking a été l'un des premiers scientifiques à calculer les fluctuations quantiques survenues lors de l'inflation cosmique et a également expliqué comment elles pourraient affecter l'expansion des galaxies dans l'Univers. Aujourd'hui, le modèle inflationniste de l'Univers compte de nombreux partisans au sein de la communauté scientifique, mais il fait également l'objet de nombreux critiques, notamment du physicien anglais Roger Penrose, mentionné précédemment.

Hypothèse d'un modèle important de l'état initial de l'Univers

En 1983, avec James Hartle, Stephen Hawking a publié un modèle théorique connu aujourd'hui sous le nom d'état de Hartle-Hawking. La théorie suggérait que le temps n’existait pas avant le Big Bang, et que le concept du début de l’univers n’avait donc aucun sens. L'univers dans l'état de Hartle-Hawking n'a pas de début, puisqu'il n'a pas de frontières initiales dans le temps et dans l'espace. Ce modèle reste l’une des théories les mieux étayées sur l’état originel de l’univers.

Travaux sur la théorie de la « cosmologie descendante »

En 2006, Stephen Hawking et Thomas Hertog ont proposé la théorie de la « cosmologie descendante », selon laquelle l'Univers n'avait pas un seul état initial unique, mais était constitué de superpositions de nombreux états initiaux possibles. Ainsi, si l’on ne connaît pas l’état initial au début de l’Univers, on ne peut pas obtenir un modèle bottom-up. Cela ne laisse la possibilité qu’à une approche descendante, puisque nous connaissons l’état final de l’Univers – c’est l’état dans lequel nous nous trouvons actuellement. La théorie a trouvé de nombreux partisans, en grande partie grâce au fait qu'elle était également combinée avec la célèbre théorie des cordes.

Paternité du livre "Une brève histoire du temps"

Le livre de Stephen Hawking a été publié en 1988. "Une brève histoire du temps". Le scientifique y aborde une série de sujets liés à la cosmologie, notamment le Big Bang, les trous noirs et les cônes de lumière. Le livre est écrit dans un langage terre-à-terre et non technique pour transmettre clairement des idées complexes au lecteur moyen. Après sa sortie "Une brève histoire du temps" il est immédiatement devenu un best-seller et s'est vendu à plus de 10 millions d'exemplaires en 20 ans. Le livre a également réussi à rester sur la liste des best-sellers du journal pendant un nombre record de 237 semaines. Sunday Times britannique. La publication de l'ouvrage a considérablement renforcé la réputation internationale de Hawking en tant que scientifique, après quoi les médias ont donné à Stephen un surnom: "le maître de l'univers".

Travailler sur un certain nombre d'autres livres populaires

Après « Bref historique temps" Certaines des autres œuvres de Hawking ont été publiées et sont devenues très populaires, notamment Trous noirs et univers de bébés et autres essais (1993), L'Univers en bref (2001), Sur les épaules des géants (2002), et Dieu a créé les nombres entiers : les avancées mathématiques qui ont changé l'histoire (2005). Stephen a également co-écrit une série de romans de fiction avec sa fille Lucy Hawking.

Prix scientifiques

En 1974, quelques semaines après l'annonce de la théorie des radiations de Hawking, Stephen devint l'un des plus jeunes membres de la Royal Society de Londres. En 1982, il est nommé Commandeur de l’Ordre de l’Empire britannique. En 1985, il reçoit la médaille d'or de la Royal Astronomical Society. En 1987, il a reçu la médaille Dirac, décernée par l'Institut de physique pour sa contribution inestimable à la science. Littéralement tout le monde Nouvelle année Les recherches de Stephen Hawking seront récompensées par divers prix décernés par les communautés scientifiques du monde entier.

Place au classement des 100 Grands Britanniques

Dans un sondage réalisé en 2002 par la BBC en Grande-Bretagne, le public a déterminé que Stephen Hawking méritait la 25e place sur la liste des 100 plus grands Britanniques de l'histoire pour ses réalisations.

Vous pouvez également découvrir d'autres moments intéressants de la vie d'un scientifique exceptionnel de film documentaireà propos de Stephen William Hawking.

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Anastasia Ksenofontova

Dans son dernier ouvrage, le physicien britannique Stephen Hawking a repensé la théorie du Big Bang. L’article du scientifique a été soumis au Journal Of High Energy Physics dix jours avant sa mort et a été publié le 3 mai. DANS nouveau travail la théorie de l'expansion illimitée de l'Univers est réfutée et il est prouvé que dans chacun des mondes parallèles apparus après le Big Bang, les mêmes lois de la physique opèrent, et non des lois différentes, comme Hawking lui-même l'a affirmé plus tôt. Le chercheur a également émis l’hypothèse que notre monde tridimensionnel n’est qu’une projection d’informations stockées sur un plan bidimensionnel. À propos des découvertes révolutionnaires de Hawking - dans le matériel RT.

Stephen Hawking
Lucas Jackson/Reuters

À la recherche d'univers parallèles

Dix jours avant sa mort, le 14 mars 2018, il a envoyé un ouvrage de réflexion à la publication scientifique Journal Of High Energy Physics. Dans son nouvel ouvrage, Hawking réfute les résultats de son précédent ouvrage, A Smooth Exit from Eternal Inflation, dans lequel il résumait les conclusions de la théorie du multivers.

Hawking a changé d'avis sur le modèle inflationniste selon lequel, après le Big Bang, notre Univers a commencé à s'étendre sans limite. Pourtant, dans son dernier ouvrage, le physicien se réfute. Il est arrivé à la conclusion que le processus d’expansion s’était arrêté, que l’Univers avait atteint sa taille maximale et que rien n’existait au-delà de ses frontières.

«Derrière eux, il n'y a rien, ni espace ni temps. Absolument rien », a déclaré Thomas Ertog, co-auteur de l’étude de Hawking.

Selon la théorie du multivers, le Big Bang a été accompagné de nombreuses autres explosions similaires, dont chacune a donné naissance à un Univers distinct. Dans son travail, Hawking est arrivé à la conclusion que des lois physiques similaires opèrent dans tous les mondes, et non différentes, comme il le croyait auparavant. Ainsi, selon le scientifique, sur la base des informations sur les processus qui se déroulent dans notre Univers, il est possible d'étudier d'autres mondes.

Selon les scientifiques russes, il est très difficile de dire exactement quelles lois s’appliquent dans les univers parallèles.

« La théorie du multivers est développée depuis plus de 30 ans. Des univers parallèles, selon le scénario inflationniste, existent, mais il est difficile de dire à quelles lois de la physique ils obéissent. Bien sûr, les mondes parallèles peuvent être étudiés comme des sortes d'objets mathématiques, c'est intéressant, mais ils n'ont aucun rapport pratique avec notre Univers et n'affectent en aucune façon les processus terrestres », a déclaré un académicien de l'Académie des sciences de Russie, chef chercheur de l'Institut, dans un entretien avec RT physique théorique nommé d'après L.D. Landau Alexeï Starobinsky.

"L'Univers est un hologramme"

Toujours dans son dernier ouvrage, Hawking est parvenu à la conclusion que notre Univers est un hologramme complexe. En d’autres termes, la réalité tridimensionnelle est une illusion et le monde visible qui nous entoure, comme la nature même de l’espace et du temps, est projeté à partir de données stockées sur une surface plane bidimensionnelle.

« Sur la base de la nouvelle hypothèse, nous pouvons conclure que notre Univers est un hologramme. Cette théorie suggère que l’Univers aurait pu naître selon le principe holographique, étant une projection d’une certaine région bidimensionnelle qui existait au-delà du Big Bang », a noté Ertog.

Cependant, selon les scientifiques russes, il n’y a aucune raison de douter de la nature de l’espace et du temps dans notre Univers.

« Un hologramme, littéralement, est une image d’un objet tridimensionnel projetée depuis un plan bidimensionnel. En effet, il existe une théorie selon laquelle il est possible de trouver une surface bidimensionnelle sur laquelle seront enregistrées toutes les informations sur ce qui se passe dans l'Univers. Cependant, toutes les dernières recherches menées par des experts dans le domaine de la cosmologie ont réfuté la théorie de l'univers holographique », a noté Starobinsky.

Selon docteur en sciences physiques et mathématiques, employé de l'Institut de physique. P.N. Lebedev RAS, membre de la commission RAS sur la lutte contre la pseudoscience Rostislav Polishchuk, les conclusions de Hawking sur l'univers holographique sont le fruit de son imagination.

"Ce idée intéressante, cependant, cela n'est pas confirmé par les faits. Ce concept n'a pas été accepté par la communauté scientifique. L’hypothèse holographique de Hawking est purement artistique et il est peu probable qu’elle aboutisse un jour à des formules scientifiques précises. Le fait est qu'en plus de ses capacités scientifiques, Hawking possédait des capacités humanitaires très développées. Par conséquent, dans son cas, une telle théorie est le résultat d’un jeu d’imagination », a noté Polishchuk dans une interview à RT.

Dans leur nouvel article, Hawking et Hertog affirment que le modèle d'inflation infinie est erroné parce que les lois de la relativité générale d'Einstein s'effondrent au niveau quantique, les rendant inutiles.

"Le problème avec le modèle conventionnel d'inflation infinie est qu'il suppose un univers de fond qui évolue selon la théorie de la relativité générale d'Einstein et traite les effets quantiques comme de simples fluctuations mineures", explique Hertog.

« Cependant, la dynamique de l’inflation infinie brouille la division entre physique classique et quantique. En conséquence, la théorie d’Einstein se dégrade en une inflation sans fin. »

La nouvelle théorie est basée sur la théorie des cordes, l'un des modèles qui tente de lier la relativité générale à la théorie quantique en remplaçant les plus petites particules de la physique des particules par de minuscules cordes vibrantes unidimensionnelles.

Selon le principe holographique de la théorie des cordes, le volume de l'espace peut être décrit par ses limites. En d’autres termes, dans un sens, notre Univers est comme un hologramme dans lequel l’espace tridimensionnel physiquement réel peut être mathématiquement réduit à une projection en 2D sur sa surface.

Les scientifiques ont proposé une variante du principe holographique qui projette la dimension temporelle dans une inflation infinie, permettant ainsi de décrire le concept général sans avoir recours à la Relativité Générale. Cela a permis aux chercheurs de réduire mathématiquement l’inflation infinie à un état infini sur la surface spatiale depuis le début de l’univers – un hologramme d’inflation infinie.

"En suivant l'évolution de notre univers dans le temps, nous avons atteint à un moment donné le seuil de l'inflation infinie, où notre concept familier du temps cesse d'avoir tout sens", note Hertog.

En 1983, Hawking et le physicien James Hartle ont proposé le concept d’une théorie illimitée de l’Univers. Dans ce document, les scientifiques affirmaient qu'au moment du Big Bang, il n'y avait que de l'espace dans l'Univers, mais qu'il n'y avait ni temps ni frontières. Le concept de Hawking et Hartle permettait l'existence de mondes parallèles, pour lesquels une seule fonction d'onde était définie. Dans cette variété d’univers, la réalité observée par l’homme n’est qu’une des possibles.

Selon nouvelle théorie, l'Univers primitif avait des limites, ce qui a permis à Hawking et Hertog de faire des prédictions plus fiables sur sa structure.

« Nous prévoyons que notre Univers à l’échelle globale est assez lisse et a des limites. Ce n’est pas une structure fractale », a déclaré Hawking.

Les résultats de ces travaux ne réfutent pas l’idée de multivers, mais ils les réduisent à une gamme beaucoup plus réduite. En d’autres termes, la théorie du multivers pourra être testée à l’avenir, si, bien entendu, les conclusions de Hawking et Hertog peuvent être répétées et confirmées par d’autres physiciens.

Hertog lui-même aimerait tester ses conclusions et celles de Hawking en observant les ondes gravitationnelles qui pourraient être créées par une inflation sans fin. Ces ondes sont trop énormes pour être détectées par l'interféromètre LIGO, mais les futurs interféromètres à ondes gravitationnelles tels que le LISA basé au sol, ainsi que les observations ultérieures du rayonnement de fond cosmique, pourraient les détecter, a déclaré le chercheur.

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