Le rasoir d'Ockham : inférence 3
Les trous noirs revus par la mécanique quantique
Postulat : "le principe d'exclusion de Pauli ne saurait être contourné par une infinités d'attributs (phases) différents"
La singularité gravitationnelle vs. le principe d'exclusion de Pauli est un sujet qui suscite beaucoup de débats ! Normalement, les trous noirs peuvent surmonter la pression de dégénérescence de la matière mais ne peuvent créer de réalités impossibles. Par conséquent, le principe d'exclusion de Pauli empêche la création d'une réalité mathématiquement impossible (des fermions possédant les mêmes attributs dans le même espace-temps). Pour forcer la matière à occuper un espace minimal, il faut distribuer la matière sur divers niveaux énergétiques pour avoir des attributs différents, ce qui demande de l'énergie. Mais lorsque tous les niveaux sont remplis, cela doit forcément bouchonner (exclusion de Pauli)... dans un espace/temps qui n'existe plus et où tout se perd (singularité). En bref, le principe de la singularité gravitationnelle est douteux et je ne suis pas le seul à le penser : "c'est une construction purement mathématique qui n'a aucune réalité physique".
Pour comprendre la structure interne d’un trou noir, il faut comprendre le concept de « compacité », c’est-à-dire un très haut niveau de potentiel masse/énergie dans l’espace (GeV/cm²). Ce niveau se trouve dans les trous noirs et au début de l’univers (Big Bang). Dans le premier cas, il s’agit d’un effondrement de la matière du à des champs gravitationnels et dans le second, d’une expansion de l’espace due à des champs répulsifs. Ainsi, même si l’état de compacité est atteint dans les deux cas, les circonstances n’étant pas les mêmes, les phénomènes liées non plus puisque l’un parle d’un centre gravitationnel et l’autre d’un univers homogène et isotrope,… ce qui n’est pas le cas d’un trou noir puisqu’il est orienté vers un centre gravitationnel. Toutefois, cet état de compacité s’établit de lui-même dès qu’il y a un effondrement extrême de la matière. La quête est donc de le comprendre afin de se le représenter et éventuellement de le calculer. Bref, qu’est-ce que l’état de compacité de la matière ?
L’état de compacité apparaît dès que le rayon de schwarzschild est atteint. Il est un état de compression extrême de la matière. Toutefois les points de vue de la relativité générale et de la mécanique quantique s’opposent car l’un considère un espace malléable à volonté et l’autre se concentre sur un espace minimum nécessaire à la matière. L’un parle d’effets certains avec un espace-temps précis et une réalité prévisible (réalisme) alors que l’autre parle d’effets probabilistes avec un espace-temps évolutif dépendant d’un enchevêtrement de réalités superposées (surréalisme). Les systèmes étant de natures différentes par essence, il devient difficile de les associer avec des mathématiques. Dès lors rien ne semble pouvoir concilier l’infiniment grand avec l’infiniment petit.
Pourtant, on peut déjà éliminer ce qui est improbable et illogique… Comme une matière existant sans espace-temps (impossible) puisque la matière a besoin d’espace pour exister et s’exprimer (inflation cosmique). En effet, selon la mécanique quantique, matière et énergie sont des perturbations probabilistes du à des quanta en déplacement dans les différents champs quantiques qui interagissent entre eux. Pas d’espace = pas de champs quantiques, donc pas de perturbations. Ce qui revient à dire, pas de matières ni énergies non plus. Il faut un espace minimum pour que ces quanta puissent exister, ce que ne permet pas la singularité gravitationnelle de la relativité générale qui parle d’un espace-temps qui s'effondre sans fin vers un point/anneau... sans espace ni temps ! Un phénomène encore incompréhensible.
Comme précédemment cité dans un autre article (le Big Bang revu par la théorie des champs quantiques), il faut faire la différence entre les phénomènes gravitationnels et les lois de la physique qui les gouvernent. La gravité modifie l’espace-temps. Mais cet espace-temps doit néanmoins répondre à certaines conditions. Tout d’abord, la limite de Planck impose un espace minimum (10-33 m). Ensuite le principe d’exclusion de Pauli met une limite à l’effondrement de la matière. À un certain niveau, elle devient incompressible. De même, le principe d’incertitude d’Heisenberg doit aussi jouer au cœur d’un trou noir. Mais comment tout cela s’agence-t-il ?
Habituellement, la matière s’agence en formes géométriques (molécules) constituées majoritairement de vides quantiques (+ de 99%). La pression électromagnétique, qui est due à l’exclusion de Pauli, empêche les molécules de se traverser, ce qui permet à la matière de résister à la gravité d'une planète. Dans une naine blanche, les molécules ne tiennent plus. C'est la pression de dégénérescence (de l'électromagnétisme) qui prend le relais et s'oppose à l'effondrement grâce à cette même exclusion. Dans une étoile à neutron, l'électromagnétisme ne résiste plus mais le principe d’exclusion de Pauli, si. À travers la pression de dégénérescence de la force forte, elle résiste encore à la gravité. Toutefois, la gravité d’un trou noir l’emporte face à la force forte qui est un phénomène énergétique confinant des quarks entre eux dès que l'espace le permet. Ainsi la pression de dégénérescence n’est qu’un phénomène (conséquence) issu de l’exclusion de Pauli (cause) mais régit par différentes forces, ce qui donne des intensités différentes pour une même cause. Néanmoins, la gravité ne saurait l'emporter face à l’exclusion de Pauli puisque celle-ci fait partie des lois incontournables de la physique. La gravité peut empêcher les phénomènes de s’exprimer mais elle ne fait pas de magie. Ainsi, elle ne peut pas changer les lois de la physique en créant une réalité qui ne peut mathématiquement pas exister ! Donc elle ne peut pas empêcher l’exclusion de Pauli de se manifester. Ainsi cette dernière ne permet pas un effondrement total de la matière avec les même attributs puisqu'une telle réalité ne peut apparaître. La réalité est.... une masse infernale se dirige vers un unique centre. Elle doit s'empiler dans des niveaux de phases/énergies différents pour chaque particules ! Bref, à un moment donné, vu le nombre de particules à coincer dans un espace minimum, la coupe des phases doit être pleine. Et c'est là que ça dérape.
À l’intérieur d’un trou noir, la force forte devrait être vaincue aussi bien que la force faible ou électromagnétique. Ce qui veut dire que les particules ne savent plus s’organiser en structures géométriques : que ce soit des atomes ou mêmes de simples noyaux, aucune forme composite ne tient plus. Bref, la matière en est réduite à l’état de particules. Cela produit un dégagement intense d’énergie (rayons gamma = information) qui va se diriger vers le centre gravitationnel avec le reste de la matière. Toutefois, cette dernière va s’effondrer vers le centre… jusqu’à ce que le principe d’exclusion de Pauli ne marque une limite : les fermions ayant les mêmes attributs/phases ne peuvent occuper le même espace.
Ainsi les particules s'empilent dans des phases différentes nécessitant une grande énergie. Toutefois, ce n'est pas l'énergie qui doit manquer à un trou noir puisqu'il concentre tous les photons, c'est plutôt le nombre d'états possibles que la matière peut prendre au même endroit (principe d'exclusion de Pauli). Pour vraiment le savoir, il faudrait être capable d'atteindre un niveau d'énergie du début de l'univers dans nos accélérateur de particules, ce qui est hors de notre portée.
Toutefois, en considérant que les particules ne peuvent s'effondrer d'avantage, elle se mettent probablement à former différents champs de particules ayant les mêmes attributs/phases et donc des champs incompressibles. Ainsi chaque particule va se voir coincée dans son propre champ avec ses semblables (indiscernables). L’ensemble forme de très nombreux volumes constitués de matières aux attributs différents. Ces volumes occupent le même espace-temps (la zone centrale du trou noir) puisqu’ils ne souffrent pas du principe d’exclusion de Pauli entre eux. Ils créent des bouchons ne permettant pas l’effondrement total de l’espace et donc empêchent la singularité gravitationnelle d’apparaître. Toutefois, les fermions au centre devraient se voir confiner de toute part par la gravité et la pression, réduisant ainsi le champ de leur position à des isosurfaces placées côtes à côtes ! Le tout obligeant la matière à revenir à son état original (Big Bang), c'est-à-dire des champs de particules montés les uns dans les autres et constituant une masse incroyable !
Cependant, l’énergie (bosons) qui constitue aussi l’information, est indifférenciée. Ainsi, contrairement à la matière, elle peut se concentrer dans la zone centrale ! Celle-ci, étant au centre de toutes les masses, les courbures gravitationnelles s'y neutralisent toutes ! Dès lors, l'énergie y forme une sorte de tore amenant des températures infernales digne des débuts de l’univers. Le tout offrant une pression incroyable qui n'attend que l'évaporation de la masse (Stephen Hawking) engendrant un affaiblisssement de la gravité pour tout déchirer (fontaine blanche) !
Note: il est à douter que la théorie du tout existe : l’union des forces amène celles-ci à avoir les mêmes intensités. Ainsi la gravité qui en est la plus petite devrait sérieusement changer. Pourtant, un quasar répond toujours aux lois de la relativité telles que décrites par Einstein. Ce qui incite à penser que même malgré des températures extrêmes, la gravité reste fidèle à elle-même. En effet, celle-ci est un phénomène spatial purement physique alors que les bosons sont énergétiques. L'un physique, l'autre énergétique, ils ne se confondent pas!
Néanmoins la gravité devrait empêcher ces températures de s’exprimer au centre du trou noir à travers un dynamisme puisque ses fermions sont coincés à l’extrême. Le cinétisme véhiculé par la chaleur devrait toutefois commencer à se faire sentir dès qu’on s’écarte du centre. Il commencera avec une plus grande probabilité de positions possibles, ce qui amènera les champs à respecter des isosurfaces de plus en plus grandes à mesure qu’on s’écarte du centre. Mais ce n’est qu’à la surface des volumes que la matière pourra enfin bouger à cause des températures. Celles-ci sont prônées par des bosons formant une sorte de tore passant par le centre. Un centre qui est lui-même gravitationnellement neutre puisque toutes les masses sont autour de lui, mais un centre qui attire quand même toutes les particules.
Dans un trou noir, la matière est dans un état de compacité extrême, c’est-à-dire qu’il n’y a plus de place pour le vide quantique puisque la gravité y écrase tout. Ce sont juste des particules matérielles, agencées les unes sur les autres, et dont les mouvements se réduisent à fur et à mesure que l’on se rapproche du centre. Un centre qui doit supporter toute l’information (photons) qui ne cesse de « looper » vers ces particules et qui les chauffent terriblement, mais sans qu'elles puissent exprimer leur dynamisme à cause de l'écrasante gravité. C’est donc un centre qui supporte une énorme pression que la gravité emprisonne. Néanmoins la masse fuit par évaporation d’après Stephen Hawkins. La masse s’enfuyant sans libérer l’information (chaleur), la gravité diminue… mais pas la pression !
Il viendra bien un moment où celle-ci finira par vaincre la gravité… dans des temps immémoriaux ! À ce moment-là, la pression l’emportera sur la gravité et le phénomène s’inversera : la matière et l’information seront recrachées du trou noir. Cela donnera naissance à une fontaine blanche : la matière surgit d’un espace concentré pour se répandre violement dans l’environnement. Il est à noter que les bosons d’un trou noir (qui constituent son information) sont suffisamment énergétiques pour créer de la matière mais sans vide quantique, il n’y a pas d’interaction créatrice. Cependant, lorsque le trou noir se transforme en fontaine blanche, le vide quantique apparaît enfin, permettant les interactions créatrices. Ainsi beaucoup de matières sont éjectées alors que d’autres se constitue encore au sein de la fontaine blanche. Ceci doit donner un phénomène impressionnant mais hors de notre portée puisque ces événements seront parmi les derniers du cosmos.
La science est étrange : on fait des découvertes étonnantes mais comme on ne les comprend pas complètement, on passe souvent à côté de petites merveilles. Voici un exemple :
Singularité gravitationnelles + principe d'exclusion de Pauli = volumes. C'est-à-dire des champs quantiques remplis de particules. Autrement dit : des volumes de particules matérielles (champs de particules indifférenciées) de toutes sortes avec un centre unique liant tout.
Cette théorie est liée à un postulat : le principe de l’exclusion de Pauli ne saurait disparaître au cœur d'une singularité gravitationnelle. Toutefois, bien que confirmée, l'exclusion de Pauli semble avoir ses failles (phases), aussi il est bien difficile de se prononcer.
Livres :
Tous ces enseignements proviennent de cet essai : L'origine de la matière !
Comment l’univers s’est-il formé ? Nombreux recherchent des réponses à cette question. Mais celles-ci n’arrivent que par bribes avec les découvertes scientifiques. Hélas, entre la découverte et la compréhension, il y a un long travail. Un travail qui est effectué ici afin d’expliquer l’inexplicable. Ainsi cette œuvre enseigne sur les principes fondamentaux des lois physiques de l’univers. Elle donne le point de vue de la relativité générale à propos du Big Bang. Toutefois, celui-ci est contredit par la mécanique quantique. Cette dernière offre une toute autre version des débuts de l’univers, détaillée ici.
Ce tome parle également de l’origine des galaxies et de la Voie Lactée. Après c’est le tour de la création du système solaire. Ensuite, c’est l’histoire de la Terre et de la création de la Lune. Avec l’arrivée des eaux, des comètes et des météores. Ce essai se termine avec les histoires de Pascale Courtois. Ce sont des comptes de fées basés sur les enseignements du livre. Cela afin que petits et grands aient leurs divertissements,… tout en s’enrichissant de savoir et de compréhension. (La main qui Ecrit)
