Stephen Hawking avait toujours quelque chose à dire. Il a bouleversé le monde de la cosmologie avec plus de 150 articles, dont des dizaines sont devenus célèbres. On lui a dit qu’il n’avait que peu de temps sur Terre, mais qu’il avait passé un demi-siècle à captiver le public dans les salles de conférence, à la télévision et dans les pages de ses livres. Pour les éditeurs de journaux, presque toutes ses déclarations pouvaient faire un titre, et il le savait. Hawking a mis en garde contre les menaces de guerre nucléaire, de virus génétiquement modifiés, d’intelligence artificielle et d’extraterrestres en maraude. Il s’est prononcé sur la condition humaine et a rejeté une fois le rôle de Dieu dans la création de l’univers. La déclaration a provoqué un tollé, comme le déni des superbeings invisibles peut encore le faire au 21e siècle.

C’est une loi non écrite de la nature selon laquelle lorsqu’une personnalité entre au premier plan, son travail doit prendre du recul. Dans le cas de Hawking, le scientifique le plus célèbre de notre époque avait une mystérieuse capacité à éclipser ses réalisations réelles. À son meilleur, Hawking était spectaculaire: il a fait des sauts intuitifs qui occuperont les scientifiques pendant des décennies.

Cela a commencé avec Albert Einstein. Là où Isaac Newton avait pensé que la gravité était une attraction portée par les champs d’objets massifs, Einstein a dit que la masse courbait l’espace lui-même. Selon ses calculs, les planètes du système solaire tournaient autour du soleil non pas à cause d’une force invisible, mais simplement parce qu’elles suivaient la courbure de l’espace. Le défunt physicien américain John Wheeler a un jour résumé la théorie avec une simplicité caractéristique : « La matière indique à l’espace comment se courber; l’espace indique à la matière comment se déplacer. »

La formulation de la gravité d’Einstein, énoncée il y a un siècle dans la théorie générale de la relativité, soulevait une possibilité exotique et quelque peu troublante: qu’un objet vraiment massif, tel qu’une étoile énorme, puisse s’effondrer sous sa propre gravité, et devenir alors un point de densité infinie appelé singularité. L’attraction gravitationnelle de ces points cosmiques étranges serait si intense que même la lumière ne pourrait pas leur échapper.

L’idée que les singularités étaient réelles et cachées dans l’obscurité de l’espace n’a pas été prise terriblement au sérieux au début. Mais cela a changé dans les années 1950 et 60, lorsqu’une série de documents ont découvert que les singularités – maintenant connues sous le nom de trous noirs, un terme inventé par Wheeler – étaient non seulement plausibles mais inévitables dans l’univers.

Cela a conduit à un regain de fascination pour les objets qui a coïncidé avec l’arrivée de Hawking en tant que doctorant à l’Université de Cambridge.

Hawking n’a jamais été du genre à penser petit. Son objectif était une compréhension complète de l’univers. Alors que d’autres réfléchissaient à la création de trous noirs dans l’espace, Hawking appliquait la même pensée au cosmos lui-même. Il s’est associé à Roger Penrose, le mathématicien d’Oxford, et a montré que si vous jouez le temps à rebours et rembobinez l’histoire de l’univers, la scène d’ouverture était une singularité. Cela signifiait que l’univers, avec toutes ses étoiles qui se réchauffent et ses planètes qui tournent, y compris la Terre avec toutes ses vies, ses amours et ses chagrins, provenait d’un point beaucoup plus petit que cet arrêt complet.

Avant même qu’ils ne travaillent ensemble, Penrose avait une idée de l’esprit vif de Hawking. Penrose avait donné une conférence sur le big bang et Hawking, près de dix ans son cadet, était dans le public. « Je me souviens qu’il posait des questions très gênantes à la fin », a déclaré Penrose.  » Il connaissait évidemment les points faibles de ce que je disais. Il était clair qu’il était quelqu’un avec qui faire face. »

Hawking est retourné aux trous noirs pour son prochain acte. Bien que la matière au cœur d’un trou noir soit compactée en un point infinitésimal, les trous noirs tournent et ont une « taille » qui dépend de la quantité de masse qui y tombe. Plus la masse est grande, plus ils sont grands et plus l’horizon dit des événements est éloigné, le point où la lumière tombant dans le trou noir ne peut pas sortir. Un trou noir supermassif tel que celui situé au centre de la Voie Lactée capte la lumière d’aussi loin que 12,5 m de kilomètres. Si la Terre, à peine six milliards de milliards de tonnes, était comprimée en une singularité, le trou noir résultant mesurerait moins de 2 cm de large.

À la fin des années 1970, Hawking a déclaré qu’un trou noir ne pouvait que grossir. Les mathématiques derrière l’affirmation étaient étonnamment similaires à l’équation qui sous–tend l’une des lois fondamentales de la nature – que l’entropie, une mesure du désordre, ne peut qu’augmenter. Quand un physicien, Jacob Bekenstein, a déclaré que la similitude n’était pas une coïncidence et que l’aire d’un trou noir était en fait une mesure de son entropie, Hawking et de nombreux autres physiciens ont rechigné. Pour qu’un trou noir ait de l’entropie, il doit être chaud et rayonner de la chaleur. Mais comme tout le monde le sait, rien ne peut échapper à un trou noir, pas même aux radiations. Ou peut-il?

Lorsque Hawking a entrepris de prouver à Bekenstein qu’il avait tort, il a fait la découverte la plus spectaculaire de sa carrière. Les trous noirs avaient une température, ils émettaient de la chaleur – plus tard connue sous le nom de rayonnement de Hawking – et ils pouvaient donc rétrécir avec le temps. Comme il l’a remarqué quelque temps plus tard :  » Les trous noirs ne sont pas si noirs. »Cela signifiait que, avec suffisamment de temps, un trou noir s’évaporerait simplement de l’existence. Pour un trou noir typique, ce temps est plus long que l’âge de l’univers. Cependant, les mini trous noirs, plus petits que les atomes, seraient plus dynamiques, libérant de la chaleur avec une intensité féroce jusqu’à ce qu’ils explosent finalement avec l’énergie d’un million de bombes à hydrogène d’une mégatonne.

La révélation de Hawking a choqué les cosmologistes, et l’affirmation a soulevé un problème frais et épineux qui est devenu connu sous le nom de paradoxe de l’information sur les trous noirs. Comme Hawking lui-même l’a réalisé, si les trous noirs s’évaporaient simplement, alors toutes les informations qu’ils détenaient sur les étoiles, les planètes et les nuages de poussière cosmique pourraient être perdus à jamais. Cela pourrait ne pas faire des nuits blanches pour la plupart des gens, mais la plupart des gens ne sont pas des physiciens théoriciens. La perte d’informations de l’univers contredirait une règle de base de la mécanique quantique. Hawking a néanmoins soutenu que les trous noirs détruisaient l’information, tandis que d’autres physiciens étaient en désaccord avec véhémence. En 1997, l’un d’eux, John Preskill du California Institute of Technology, a accepté un pari sur le sujet de Hawking. Au gagnant a été promis une encyclopédie de son choix.

Marika Taylor, ancienne étudiante de Hawking et aujourd’hui professeure de physique théorique à l’Université de Southampton, affirme que si le paradoxe de l’information reste un paradoxe aujourd’hui, la plupart des physiciens pensent maintenant que l’information n’est pas détruite dans les trous noirs. La réponse réside peut-être dans les principes de l’holographie, le processus de capture d’une image 3D sur une feuille bidimensionnelle. Lorsqu’il est appliqué aux trous noirs, le principe holographique montre que l’horizon des événements peut garder un audit de tout ce qui se trouve à l’intérieur. La façon dont il le fait n’est pas claire, mais selon la théorie, il conserve une sorte d’empreinte de l’information. « Beaucoup de gens pensent qu’effectivement, l’horizon des événements du trou noir se comporte comme un disque dur d’ordinateur géant », a déclaré Taylor. « Lorsque le trou noir s’évapore en rayonnement, les informations seront soigneusement codées dans le rayonnement qui en sortira. »

Hawking a concédé son pari en 2004 et a remis à Preskill un exemplaire de Total Baseball: The Ultimate Baseball Encyclopaedia. Mais même s’il a admis sa défaite, Hawking était convaincu que les informations publiées par un trou noir seraient mutilées et impossibles à lire. Pour faire le point, Hawking a plaisanté en disant qu’il aurait dû brûler l’encyclopédie et donner à Preskill les cendres.

Pour régler la question une fois pour toutes, les scientifiques doivent détecter le rayonnement de Hawking lorsqu’il provient d’un trou noir et lire les informations qu’il contient. Mais c’est une idée fantaisiste. « Nous devrions rester assis pendant des millions, voire des milliards d’années pour voir cela », a déclaré Taylor. Un espoir plus réaliste est que les caractéristiques subtiles des trous noirs puissent laisser leur marque sur les ondes gravitationnelles que les physiciens peuvent désormais détecter avec des instruments tels que Ligo, l’observatoire américain d’ondes gravitationnelles à interféromètre laser.

Hawking était, bien sûr, bien plus qu’un simple physicien. Le succès stratosphérique de A Brief History of Time repose sur un mélange de charisme, de bonne écriture, d’un thème profond et d’un titre excellent. Cela a mis la physique dure entre les mains de millions de personnes, et même si des millions n’ont pas terminé le livre, cela a changé le monde. « Si vous regardez la presse scientifique populaire en physique, cela semble totalement différent d’il y a 30 ans », a déclaré Sabine Hossenfelder, chercheuse à l’Institut d’études avancées de Francfort. « Tout le monde veut connaître les trous noirs. Les gens parlent du big bang pendant le dîner. Et Hawking a joué un rôle important dans ce domaine. »Hossenfelder a lu Une Brève Histoire du Temps avant de devenir adolescente. « Je détestais ça parce que je ne comprenais rien », a-t-elle déclaré. « Et c’est la raison pour laquelle je suis physicien aujourd’hui, parce que je pensais que je devais le comprendre. »

Pour Max Tegmark, professeur de physique au MIT, Hawking était l’un des scientifiques les plus influents de tous les temps. Les deux ont travaillé ensemble pour faire de la publicité sur les menaces de guerre nucléaire et les pièges potentiels de l’intelligence artificielle. C’était une personne qui n’avait pas peur de penser aux grandes questions, a déclaré Tegmark. Ayant été informé qu’il mourrait jeune, Hawking a poussé pour des actions qui assureraient que l’humanité ne le fasse pas. Il a pensé que nous devrions « arrêter de lancer les dés », a déclaré Tegmark, et « planifier à l’avance, pour profiter de cette incroyable opportunité cosmique que nous avons. »

Hawking a saisi des opportunités chaque fois qu’elles se présentaient, et son héritage en sera plus riche. « Quand on pense à l’impact qu’ont eu Albert Einstein, Isaac Newton et d’autres, c’est principalement dans le passé », a déclaré Tegmark. « Mais quand on pense à l’impact de Stephen Hawking, c’est clairement surtout dans le futur. Stephen guidera nos recherches pour les années à venir. »

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