Le cosmologiste américain Lawrence Krauss a parlé de la façon dont la cosmologie a changé après la découverte des ondes gravitationnelles, a expliqué pourquoi les aiguilles de «l'horloge apocalyptique» avaient été déplacées et a expliqué si nous pouvions voir le premier moment de la vie de l'Univers pendant le Big Bang.
Lawrence Krauss est l'un des cosmologistes et vulgarisateurs scientifiques les plus célèbres des États-Unis. Au cours des 30 dernières années, il a écrit dix livres scientifiques populaires sur la cosmologie et la science en général, dont beaucoup sont devenus des best-sellers, et a également participé au tournage de plusieurs documentaires et de la série scientifique populaire How the Universe Works.
Cette semaine, Krauss, avec d'autres scientifiques éminents étrangers et russes, a donné des conférences sur les dernières découvertes et l'avenir de la science au festival Kaspersky Geek Picnic, qui a lieu à Moscou et à Saint-Pétersbourg.
- Lawrence, près de deux ans se sont écoulés depuis la découverte des ondes gravitationnelles sur les détecteurs LIGO. Comment la cosmologie et nos idées sur la naissance et la vie de l'Univers ont-elles changé après cette découverte?
- Il est encore trop tôt pour parler de conclusions globales - nous venons de commencer à observer l'Univers gravitationnel. Jusqu'à présent, nous n'avons que des données sur trois fusions de trous noirs, et personne - à l'exception des médecins, probablement - ne peut prendre un si petit nombre d'événements, les extrapoler et obtenir quelque chose d'intéressant.
D'un autre côté, nous avons quand même réussi à apprendre quelque chose. Par exemple, maintenant nous sommes bien conscients que la théorie de la relativité fonctionne parfaitement et que nous pouvons l'utiliser pour étudier l'univers. Dans le passé, cela n'était pas aussi évident que le fait qu'il existe des trous noirs de masse stellaire.
De plus, le dernier événement enregistré par LIGO plus tôt cette année nous a permis de comprendre comment de telles paires de trous noirs se forment. S'ils apparaissaient à l'intérieur de systèmes stellaires binaires, ils tourneraient dans une direction. Il semble que ce ne soit pas le cas, mais jusqu'à présent, nous ne pouvons pas encore en parler avec une certitude absolue, car le nombre d'événements est encore faible.
Nous sommes maintenant au même stade de développement que Galilée, qui a vu pour la première fois les lunes de Jupiter - alors l'humanité commençait tout juste à comprendre le fonctionnement du système solaire. Les ondes gravitationnelles sont devenues notre nouvelle fenêtre sur l'Univers à travers laquelle nous allons l'examiner dans ce siècle et au prochain siècle.
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Beaucoup de choses restent floues, et jusqu'à présent nous n'avons ni les connaissances ni l'expérience nécessaires pour trouver quelque chose de nouveau dans les données LIGO concernant la théorie de la relativité et le fonctionnement de la gravité quantique. Pour moi, en tant que cosmologiste, il est plus intéressant de ne pas penser aux détecteurs gravitationnels modernes, mais au fait que dans 50 ans ils verront non seulement des fusions de trous noirs, mais aussi des ondes gravitationnelles générées pendant le Big Bang.
Le LIGO ou d'autres détecteurs gravitationnels pourront-ils prouver ou réfuter que nous vivons à l'intérieur d'un hologramme ou d'un trou noir?
- De telles idées me semblent frivoles - elles ne conviennent que pour figurer sur les pages des journaux et des publications Internet. Jusqu'à présent, il n'y a aucun indice physique que nous vivons à l'intérieur d'un hologramme plat ou d'une simulation informatique, dans une sorte de "Matrix".
En revanche, de telles questions sont néanmoins considérées sérieusement au motif qu'elles sont directement liées à la théorie de la gravitation quantique et au problème de sa vérification, ainsi qu'à la nature de l'espace-temps.
Le LIGO et les autres détecteurs existants et en construction ne peuvent observer les ondes gravitationnelles que dans le mode dit classique - ils ne peuvent pas observer les oscillations de l'espace-temps se produisant au bord même de l'horizon des événements, où les effets quantiques affecteront leur comportement et leur formation. Par conséquent, il est peu probable qu'ils nous aident à trouver la réponse à cette question.
À l'avenir, bien sûr, de tels détecteurs apparaîtront, et jusqu'à présent, nous avons de nombreuses autres questions intéressantes. Par exemple, nous ne comprenons pas encore comment les trous noirs supermassifs apparaissent dans les centres des galaxies, si les galaxies se forment autour de tels trous noirs ou si les trous naissent à l'intérieur des galaxies, et bien plus encore.
Bien sûr, il peut y avoir des découvertes aléatoires surprenantes, comme la découverte que l'univers se développe de plus en plus vite, mais jusqu'à présent, nous n'avons même pas de détecteurs capables de détecter de telles choses, même purement théoriquement.
Si nous parlons de l'expansion de l'Univers, vos collègues ont récemment trouvé de grands écarts dans le rythme de sa croissance après le Big Bang et aujourd'hui. La «nouvelle physique» pourrait-elle s'y cacher?
- Les écarts apparaissent très souvent en physique, et le plus souvent ils disparaissent d'eux-mêmes. Si vous obtenez des résultats intéressants, alors dans 99% des cas, ils se révèlent être un accident ou une erreur, et seulement dans un pour cent - une vraie découverte. Nous espérons tous que ces découvertes sont incluses dans ce pourcentage, mais vous devez comprendre que les erreurs de mesure sont inhérentes à chaque expérience.
Par exemple, lorsque j'étais jeune, diverses expériences ont indiqué deux taux d'expansion de l'univers - 50 kilomètres par seconde par mégaparsec et 100 kilomètres par seconde par mégaparsec. Les deux valeurs étaient considérées comme assez précises et l'erreur de mesure était faible - plus ou moins cinq kilomètres par seconde par mégaparsec, mais les valeurs elles-mêmes différaient d'environ deux fois.
Les écarts actuels sont beaucoup plus modestes - les valeurs de vitesse ne diffèrent que de 2 à 3%, mais il semble à tout le monde qu'il s'agit d'incohérences très graves, derrière lesquelles se cache quelque chose de vraiment nouveau. Je suis plutôt sceptique quant à cette "découverte", mais il est possible que des différences nouvelles et anciennes existent.
Personnellement, il me semble que ce n'est pas le cas, car, du point de vue de la théorie, l'énergie de l'espace vide doit rester constante pour plusieurs raisons. Par conséquent, il est hautement improbable que ce ne soit pas le cas. La possibilité même que l'énergie du vide puisse changer dans le passé nous intéresse car un tel scénario nous permet d'en apprendre beaucoup plus sur le fonctionnement de l'Univers et le fonctionnement de l'espace-temps que si le taux d'expansion de l'Univers était constant tout au long de son existence. …
D'un autre côté, vous devez comprendre que l'Univers n'existe pas pour satisfaire nos désirs, et il me semble donc qu'en fait la vitesse de son expansion n'a jamais changé, et il n'y a pas de nouvelle physique ici.
Si nous parlons de rêves: vous êtes l'un des participants au projet Breakthrough Starshot, dans quelle mesure pouvez-vous même nous dire s'il est réalisable et quel bénéfice réel nous pourrions en retirer?
- Peut-on créer une sonde qui peut se déplacer à une vitesse de 20% de la vitesse de la lumière? Jusqu'à présent, je peux seulement dire que cette idée est en principe réalisable, mais sa mise en œuvre sera une tâche très difficile.
D'un autre côté, il me semble que nous sommes tout à fait capables de créer des technologies capables d'accélérer les petites sondes à des vitesses qui leur permettront d'atteindre les périphéries du système solaire en quelques jours et non des décennies. De tels dispositifs nous permettront d'étudier de manière exhaustive toutes les planètes et corps célestes en très peu de temps. Et la base de leur création sera ces développements qui seront créés dans le cadre du "impossible" Breakthrough Starshot.
Et en fait, une telle formulation de la question n'est pas tout à fait correcte - le but principal de ce projet n'est pas d'accomplir des tâches spécifiques, mais de vulgariser l'exploration spatiale, c'est pourquoi j'ai, en fait, accepté d'y participer. Du point de vue de la pratique pure, le projet Breakthrough Listen semble beaucoup plus intéressant.
Vous êtes le président du comité de rédaction du Bulletin of Atomic Scientists, les gardiens de l'horloge apocalyptique. Quelle est la raison pour laquelle vous avez déplacé la flèche de 30 secondes vers une catastrophe nucléaire, et comment pouvons-nous la faire reculer?
- L'essentiel est de comprendre que nos horloges n'indiquent pas des valeurs absolues, mais relatives. En d'autres termes, le déplacement de leurs flèches indique comment la situation a évolué au cours de l'année. Dans ce cas, nous parlons simplement du fait que la situation est maintenant devenue plus dangereuse qu'elle ne l'était l'année dernière.
Nous avons déplacé l'aiguille de 30 secondes vers le "minuit" nucléaire pour plusieurs raisons. Premièrement, les présidents des deux principales puissances nucléaires ont fait une série de déclarations agressives sur les armes nucléaires et ont rendu la situation qui les entoure plus tendue qu’auparavant. Bien sûr, les actes sont plus convaincants que les mots, mais les paroles des présidents valent toujours beaucoup dans le monde de la politique.
Le président Trump, me semble-t-il, ne comprend guère ce qui constitue des armes nucléaires et pourquoi il est important pour nous de contenir leur prolifération. Par conséquent, ses propos sur l’élargissement de l’arsenal américain et son refus de participer à des accords sur la non-prolifération des armes nucléaires nous ont profondément inquiétés.
En plus de la détérioration des relations entre la Russie et les États-Unis, il y a eu d'autres événements dans le monde qui ont influencé notre décision. La Corée du Nord continue de mener des essais nucléaires et des lancements de missiles balistiques, et les autorités américaines nient aujourd'hui l'existence d'une autre menace dangereuse pour l'existence de toute la civilisation dans son ensemble: le réchauffement climatique. En outre, de nouveaux défis sont apparus tels que les cyberattaques et les cyber-guerres. Tout cela nous a fait bouger la flèche de 30 secondes.
Comment pouvez-vous les retourner? Il me semble que seuls les gens ordinaires peuvent résoudre ce problème, car les politiciens n’ont pas écouté les scientifiques depuis longtemps. Ils ne commenceront à nous écouter que lorsque toute la société en parlera, et notre magazine, en fait, existe pour informer le public et l'inciter à agir.
Stephen Hawking pense que l'humanité ne survivra que si d'ici la fin de ce siècle nous devenons une espèce «spatiale» et commençons à coloniser d'autres planètes. Elon Musk a exposé des idées similaires. Dans quelle mesure sont-ils réalistes?
«Il me semble que nous avons suffisamment de problèmes sur Terre qui doivent être résolus avant d'aller coloniser Mars. Dans un avenir lointain, après plusieurs siècles, nous devons vraiment quitter la Terre, mais jusqu'à présent, ce besoin n'est pas nécessaire. Je connais bien Elon, il fabrique de bonnes fusées et des voitures électriques, mais ses projets de colonisation de Mars sont encore très loin de la réalité.
L'humanité, à mon avis, doit d'abord devenir une espèce terrestre et apprendre à résoudre conjointement les problèmes mondiaux avant de pouvoir commencer à conquérir l'espace. Nous sommes déjà en train de devenir progressivement une telle espèce - au cours des dernières décennies, nous avons développé la capacité de changer la face de la Terre au niveau mondial, et nous devons nous y habituer.
Si nous parlons de l'avenir - pourrons-nous jamais voir ce qui s'est passé au tout premier moment du Big Bang et où la prochaine percée en cosmologie aura lieu?
- D'une part, on peut dire que si je savais exactement où nous allons faire une percée en cosmologie dans les vingt prochaines années, alors je travaillerais déjà sur ce sujet. D'un autre côté, sérieusement parlant, nous sommes maintenant au bord d'une découverte potentiellement historique.
Les détecteurs hyperfréquences du pôle Sud, qui observent l'écho du Big Bang, ont presque atteint la sensibilité nécessaire pour capter les ondes gravitationnelles générées au premier moment de la vie de l'univers. Si nous parvenons à les réparer, nous en apprendrons beaucoup sur son apparence dans le premier millionième de milliardième d'attoseconde (10 à moins 18 degrés de seconde) de son existence.
De plus, nous recevrons les premières données sans ambiguïté sur l'existence d'univers parallèles, et nous résoudrons de nombreuses questions qui ont récemment été considérées comme de la métaphysique, et non quelque chose qui peut être testé empiriquement. Par conséquent, je crois que nous vivons dans l'une des périodes les plus intéressantes pour la cosmologie et l'astronomie - tout le meilleur de la science nous attend toujours.
