Quelque part dans un univers alternatif, basé sur
MWI , je suis devenu un génie de la physique. Mais dans notre univers, je viens de lire des publications professionnelles en physique, essayant de me tenir à jour, tout en travaillant
comme livreur de pizza comme DBA. En raison d'une connaissance légèrement plus approfondie du sujet, il m'est presque impossible de regarder la chaîne Discovery et d'autres émissions de télévision populaires et les vidéos YouTube. Je ne vois que des simplifications excessives, des mensonges et des demi-vérités et je ne peux pas apprécier les spectacles.
J'ai décidé de compiler une liste des idées fausses les plus populaires. Et le gagnant est ...., ou bien sûr, celui-ci:
Le big bang
Habituellement, il est représenté comme ceci:
Cette image est généralement suivie d'une phrase: "quand l'Univers était de la taille d'un atome ..." Ici, il manque un mot très important: "Quand l'Univers
visible était de la taille d'un atome". L'univers visible est une zone qui peut être (à moitié) traversée par la lumière depuis l'instant t = 0. En d'autres termes, c'est une sphère, avec les frontières, qui se dilate à la vitesse de la lumière (en fait encore plus vite). Bien sûr, il existe une infinité de sphères de ce type avec des centres différents.
Plus encore, si un Univers est spatialement infini maintenant, il était spatialement infini depuis le tout début (mais il y a des petits caractères ici). Infini et homogène. Et cette photo (et bien sûr les vidéos avec l'explosion) n'a rien à voir avec le Big Bang. Il n'y a aucun moment où l'explosion s'est produite, jetant le matériau dans le vide environnant. Plus nous remontons dans le passé, plus nous nous rapprochons du Big Bang, plus l'Univers est homogène à cette époque.
Et au fait, la théorie du Big Bang n'est
PAS une théorie sur le Big Bang (t = 0). C'est une théorie sur ce qui s'était passé
après le Big Bang (t> 0). Cette théorie ne répond pas à la question de son origine. Et même le nom, le «Big Bang»
était à l'origine destiné à être péjoratif , mais le nom a été si bien inventé que maintenant nous nous sommes tous habitués.
Trous noirs
C'est probablement la principale source des idées fausses. Commençons par le film «Interstellaire»:
Donc, avec une telle dilatation temporelle extrême, une planète devrait planer à environ 0,003% du rayon de Schwarzschild. Et en fonction de la façon dont nous observons le trou noir:
La planète est au moins à 10R de l'horizon des événements. Ne parlons même pas du fait qu'une telle planète est définitivement le pire candidat possible pour une planète respectueuse de la vie pour de multiples raisons évidentes. Bien sûr, c'est un film et en le regardant, nous faisons une «suspension de l'incrédulité» comme nous le faisons en regardant Star Wars. Nous ne jugeons pas la guerre des étoiles pour le son des explosions dans le vide. Mais la guerre des étoiles n'a jamais prétendu être scientifiquement exacte, tandis que l'équipe «Interstellaire» a affirmé de façon audacieuse que le scénario avait été vérifié et approuvé par les scientifiques.
Et pour clore le cas des «Interstellaires», basé sur nos modèles actuels des trous noirs, il n'y a pas de bibliothèque à l'intérieur.
La dilatation du temps à l'intérieur des trous noirs est infinie
Il s'agit d'un cas intéressant d'une demi-vérité suivie de conclusions incorrectes. Tout part d'une affirmation correcte selon laquelle lorsqu'un observateur en vol stationnaire s'approche de l'horizon des événements, la dilatation temporelle va à l'infini. C'est vrai. Cependant, les conclusions suivantes sont incorrectes:
- Pour un observateur, tombant dans un trou noir, la dilatation du temps est infinie
- Par conséquent, il verrait l'avenir lointain de l'Univers extérieur, et le monde extérieur lui semblerait accéléré.
- Les observateurs qui tombent sont «gelés» près de l'horizon - parce que le temps est également gelé pour eux en raison d'une dilatation extrême du temps
- On peut sauter dans un trou noir pour atteindre ces observateurs «gelés», peu importe combien de temps s'est écoulé
- De plus, la chute des observateurs ne traverserait jamais l'horizon des événements, car cela prendrait un temps infini
- De plus, comme rien ne peut tomber dans un trou noir, nous pouvons conclure que les trous noirs ne peuvent pas du tout se former - il faut un temps infini pour que la matière s'effondre.
Toutes ces conclusions sont tirées de la toute première de cette liste, qui est incorrecte. Cependant, intuitivement, cela semble si évident qu'au début du XXe siècle, il a dérouté de nombreux scientifiques. Donc, nous avons une séquence de points planant de plus en plus près de l'horizon, et la dilatation du temps va à l'infini lorsque nous nous en approchons, et comme lorsque vous tombez dans un trou noir, votre trajectoire traverse tous ces points, votre dilatation du temps va également à l'infini! Correct? Non.
La dilatation du temps est une propriété d'une
trajectoire , pas un
point dans l'espace . Donc, ce qui est vrai pour un observateur en vol stationnaire (avec une ligne mondiale parallèle à l'horizon) n'est pas vrai pour un observateur qui tombe. Même Einstein lui-même n'a pas pu trouver une solution complète des équations de la relativité générale couvrant non seulement le volume à l'extérieur de l'horizon, mais aussi l'intérieur à cause des infinités à l'horizon. La progression a été réalisée avec une astuce mathématique pour passer à différentes coordonnées. Intuitivement, il était basé sur l'idée d'utiliser une «pluie», tombant librement dans un trou noir. Il existe de nombreux systèmes de coordonnées qui évitent le problème de l'infini à l'horizon.
Plus encore, sur la base de l'analyse, il est devenu clair ce qu'on appelle maintenant un «pas de drame» - pour un observateur en chute libre, rien de spécial ne se produit sur l'horizon des événements, pas de musique dérangeante, pas de flashs verts, pas d'étincelles de l'équipement.
Pour plus de détails sur ces systèmes de coordonnées, vous pouvez commencer à partir des
coordonnées Eddington - Finkelstein
Ce système de coordonnées est utile car vous pouvez répondre à la plupart des questions littéralement simplement en traçant des lignes sur ce diagramme et en déplaçant votre doigt dessus. Retour à notre liste d'idées fausses:
- L'observateur en chute libre atteint l'horizon des événements, puis la singularité centrale très rapidement (il tombe presque à la vitesse de la lumière). Si, près de l'horizon des événements (mais toujours au-dessus), il change d'avis et met les moteurs en marche arrière,
il serait écrasé par une gravité énorme, il lui faudrait vraiment beaucoup de temps pour revenir et, sur le chemin du retour, il s'accumulerait énorme dilatation du temps. - Quand un observateur en chute libre regarde vers l'Univers qu'il a quitté, pour lui, il est ralenti et le spectre lumineux est décalé vers le rouge. Le monde extérieur est toujours visible même s'il est au fond du trou noir, mais la vue est pressée dans un petit angle.
- "Gel à l'horizon" n'est rien de plus qu'un effet optique
- On peut essayer de rattraper un vaisseau spatial suicidaire, décidé de plonger dans le trou noir il y a longtemps, mais quand on se rapproche de l'horizon, le premier navire se «dégèle», et on ne le trouve pas près de l'horizon. Si vous demandez à un observateur planant près de l'horizon, vous êtes informé (d'une manière très dilatée par le temps) que le premier vaisseau spatial a traversé l'horizon «il y a longtemps», si l'observateur en vol stationnaire est conscient de sa propre dilatation du temps. Sur la base de sa propre horloge, cet intervalle de temps pourrait être assez court.
- Il faut un temps infini pour qu'un trou noir se forme - cela n'a pas de sens aussi.
Les forces des marées déchirent tout près d'un trou noir
Sur la base de calculs (nous avons encore besoin de volontaires pour tester le module de Young d'un corps humain), le corps humain est déchiré une fraction de seconde avant d'atteindre une singularité. En termes d'espace, cela se passe à quelques milliers de kilomètres de la singularité. Pour un trou noir de taille stellaire (20-30 km), un pauvre astronaute est déchiré bien au-dessus de l'horizon des événements.
D'autre part, il y a des
trous noirs supermassifs , des milliards de masses solaires en poids, avec un rayon de la taille de l'orbite d'Uranus. Dans ces trous noirs, vous avez des heures entre le moment où vous traversez l'horizon des événements et le moment où vous mourez. En fait, vous pouvez tomber dans de tels trous noirs même sans le remarquer.
Pour obtenir un trou noir, vous devez presser une matière à une densité extrême
Encore une fois, cela pourrait être vrai, mais uniquement pour les petits trous noirs de taille stellaire. Le rayon de l'horizon des événements est proportionnel à la masse d'un corps. Et cela est assez surprenant, car on pourrait s'attendre à quelque chose de différent: pour le corps à densité constante, la masse est proportionnelle au cube de rayon.
Le rayon gravitationnel de notre Terre est inférieur à 1 centimètre. Si nous augmentons le rayon de la Terre d'un facteur 10 (en gardant la même densité), cette super-terre serait 1000 fois plus lourde. Le rayon gravitationnel augmenterait de 1000 et le volume à l'intérieur augmenterait de 1 milliard (!!!) fois. Maintenant, vous devez mettre 1000 fois plus de matière dans un volume de 1 000 000 000 plus gros, nous devons donc le compresser 1 million de fois moins.
Par conséquent, en augmentant l'échelle de tout corps, nous arrivons toujours à un point où le rayon gravitationnel rattrape le vrai. Par conséquent, nous pouvons faire un trou noir de
n'importe quel matériau sans même le compresser - de l'eau, du gaz ou même du gaz interstellaire qui remplit l'Univers. Avec une densité moyenne de notre univers, le rayon gravitationnel est d'environ 10 milliards d'années-lumière.
C'est d'ailleurs une raison pour laquelle aucune solution statique de l'Univers en Relativité Générale n'est possible - tout Univers statique, qui est assez grand, deviendrait un trou noir. Mais ce n'est pas le cas pour notre Univers, car il est en expansion, et l'élan compte dans la Relativité Générale.
À suivre ...