HAWKING STEPHEN WILLIAM (1942-2018)

Une succession de représentations des trous noirs

Entre 1970 et 1974, Hawking poursuit ses recherches sur les trous noirs avec plusieurs collaborateurs. Avec Brandon Carter et Werner Israel, il démontre le théorème, pressenti par John Archibald Wheeler et connu humoristiquement sous la dénomination de no hairtheorem, ou, en d'autres termes : « un trou noir n'a pas de poils ». Cela signifie que les seules propriétés qui sont conservées lorsque de la matière est absorbée par un trou noir sont la masse, le moment angulaire et la charge électrique : toutes les autres propriétés (la forme, la composition chimique, le fait même que l'on ait affaire à de la matière ou à de l'antimatière, mais aussi toute information...) sont détruites.

En 1974, Hawking énonce la conjecture étonnante que les trous noirs ne sont pas réellement noirs ! En appliquant les lois de la théorie quantique à un trou noir, il montre que, au niveau quantique – c'est-à-dire à l'échelle la plus petite de la réalité physique –, des particules et du rayonnement « s'évaporent » du trou noir. Il s'agit là d'une conséquence du principe d'incertitude de Heisenberg, qui conduit à la création fugace de particules « virtuelles » au voisinage de l'horizon des événements. Le rayonnement des trous noirs ainsi que leur éventuelle évaporation sont connus sous le nom d'effet Hawking. En définitive, le trou noir exploserait dans une gerbe de rayonnement.

Il existe une série de difficultés, voire de contradictions dans les conclusions successives que Hawking tire de ses calculs. L’une des dernières, remontant à 2004, concerne la « fin de l’Univers ». Hawking avait postulé que les trous noirs absorberaient tout ce qui passe à proximité de leur champ gravitationnel y compris la lumière, ce qui représenterait ainsi la phase finale de l’Univers. Toute information serait détruite. Il estime s’être trompé en 2004 et admet qu’une sorte d’hologramme de l’information persisterait en surface des trous noirs. Il avance alors une autre théorie contradictoire de la précédente à propos des trous noirs, pour conclure en 2014 au fait que « le concept de trou noir est incompatible avec la mécanique quantique », ce qui revient à admettre qu’il a échoué à concilier physique quantique et relativité générale.