Près d’un siècle s’est écoulé depuis que les scientifiques ont brisé l’Univers.
Grâce à un mélange complexe d’expériences et de théories, les physiciens ont découvert un moteur construit sur les mathématiques de la probabilité qui se cache sous la façade de la réalité.
Appelée en termes vagues l’interprétation de Copenhague, cette interprétation de la théorie qui sous-tend la mécanique quantique dit que tout peut être décrit comme une possibilité – jusqu’à ce que nous soyons obligés de le décrire comme une réalité.
Mais qu’est-ce que cela signifie même?
Malgré des décennies d’expérimentation et de philosophie, l’écart entre les propriétés incertaines d’un système quantique et une mesure que nous voyons tous de nos propres yeux s’est à peine rétréci. Malgré tous les discours sur l’effondrement des formes d’onde, les chats dans des boîtes et les effets d’observateur, nous ne sommes pas plus près de comprendre la nature de la réalité que ces premiers physiciens ne l’étaient à la fin des années 1920.
Pourtant, certains chercheurs pensent que des indices pourraient être trouvés dans l’espace entre la physique quantique et une autre théorie majestueuse née au début du XXe siècle – la célèbre théorie de la relativité générale d’Einstein.
L’année dernière, un petit groupe de physiciens de l’Université de Chicago a fait valoir que la simple présence d’un trou noir quelque part à proximité tire sur les cordes d’une masse dans un flou d’états quantiques et l’oblige à choisir un destin unique.
Maintenant, ils sont revenus avec une prédiction de suivi, présentant leurs points de vue sur différents types d’horizons, dans une préimpression avant examen par les pairs.
Imaginez un petit morceau de matière émergeant de l’obscurité à l’intérieur d’une boîte fermée. Invisible, il existe dans un flou de peut-être. Il n’a pas d’emplacement unique dans l’ombre, pas de rotation particulière, pas d’élan spécifique. Il est important de noter que toute lumière qu’il émet se trouve également sur un spectre infini de possibilités.
Cette particule bourdonne de potentiel dans une onde qui se propage théoriquement à l’infini. Il est possible de comparer ce spectre de possibilités à lui-même de la même manière qu’une onde à la surface d’un étang peut se diviser et se recombiner pour former un motif d’interférence reconnaissable, en fait.
Pourtant, chaque bosse et coup de pouce dans cette ondulation à mesure qu’elle se propage l’enchevêtre avec une autre, limitant l’éventail des possibilités à sa disposition. Son modèle d’interférence se déplace de manière notable, confinant ses résultats dans un processus que les physiciens décrivent comme une perte de cohérence ou de décohérence.
C’est ce processus que les physiciens Daine Danielson, Gautam Satishchandran et Robert Wald ont considéré dans une expérience de pensée qui conduirait à un paradoxe intrigant.
Un physicien qui jette un coup d’œil à l’intérieur de la boîte pour détecter la lumière émise par la particule s’emmêlera inévitablement et son environnement avec les ondes de la particule cachée, provoquant un certain degré de décohérence.
Mais que se passerait-il s’il y avait une deuxième personne regardant par-dessus son épaule, attrapant la lumière émise par la particule de ses propres yeux ? De même, en s’enchevêtrant avec la lumière émise par la particule, ils restreindraient davantage ces possibilités dans l’onde de la particule, la modifiant encore plus.
Et si le deuxième observateur se tenait sur une planète lointaine, à des années-lumière, regardant la boîte à travers un télescope ? C’est là que ça devient bizarre.
Malgré les années qu’il a fallu pour que les ondulations électromagnétiques de la lumière sortent de la boîte, le deuxième observateur s’emmêlerait toujours avec la particule. Selon la théorie quantique, cela devrait également provoquer un changement notable dans l’onde de la particule, un changement que le premier observateur verrait bien avant que son collègue d’un monde lointain ne commence même à installer son télescope.
Mais que se passerait-il si le deuxième observateur se cachait profondément à l’intérieur d’un trou noir ? La lumière de la boîte pourrait facilement glisser à travers son horizon, tombant dans l’abîme de l’espace-temps mutilé, mais selon les règles de la relativité générale, il n’y a aucun moyen que des informations sur son destin enchevêtré avec le deuxième observateur puissent s’infiltrer à nouveau.
Soit ce que nous savons de la physique quantique est faux, soit nous avons de sérieux problèmes à résoudre avec la relativité générale.
Ou, selon Danielson, Satishchandran et Wald, notre deuxième observateur n’est pas pertinent. Cette ligne de non-retour qui encercle un trou noir, connue sous le nom d’horizon des événements, sert d’observateur lui-même, provoquant finalement la décohérence de, eh bien, à peu près tout. Comme une foule d’yeux géants à travers le cosmos, regardant l’univers se dérouler.
Effrayé encore? Cela ne fait qu’empirer.
Les trous noirs ne sont pas les seuls phénomènes où l’espace-temps s’étend dans une rue à sens unique. En fait, tout objet suffisamment accéléré approchant la vitesse de la lumière finira par connaître une sorte d’horizon à partir duquel les informations qu’il émet ne pourront jamais revenir.
Selon l’étude la plus récente du trio, ces «horizons de Rindler» pourraient également produire un type de décohérence similaire dans les états quantiques.
Cela ne veut pas dire que l’univers est en aucune façon conscient. Au contraire, les conclusions pourraient conduire à des théories objectives sur la façon dont les états quantiques se résolvent en mesures absolues, et peut-être là où la gravité et la physique quantique se rencontrent dans une seule théorie globale de la physique.
L’univers est toujours brisé, pour le moment du moins.
Tout ce que nous pouvons dire, c’est regarder cet espace.
Cette recherche a été publiée dans arXiv.
