La vitesse de la lumière est l'une des constantes les plus importantes de la physique. L'astronome danois Olaf Roemer a estimé pour la première fois la vitesse de la lumière en 1676. Cependant, le scientifique qui a établi que c'était la lumière qui fixait la limite supérieure de la vitesse atteignable dans notre Univers, égale à près de 300 000 kilomètres par seconde, était précisément Albert Einstein. Et pourtant, selon la même théorie d'Einstein, tout dans cet univers est relatif, y compris le mouvement. Ceci, à son tour, nous oblige à poser une question tout à fait logique: quelle est la vitesse de l'opposé complet de la lumière - l'obscurité?
Nous sommes loin d'être les premiers à poser cette question, mais le portail Gizmodo a décidé de l'approfondir et s'est à cette occasion tourné vers l'un des scientifiques, chercheurs, théoriciens, experts des trous noirs et de la physique quantique les plus respectés et les plus célèbres. Fait intéressant, ils n'ont tous aucun consensus sur cette question. Certains pensent que l'obscurité peut avoir la même vitesse que la lumière. D'autres pensent que cela peut être infiniment plus lent. D'autres encore sont sûrs que tout dépendra du point de vue sous lequel vous envisagez cette question.
George Masser
Rédacteur des magazines Scientific American et Nautilus, auteur de Creepy Action at Distance: A Phenomenon Redefining Space and Time. Signification du phénomène dans la théorie des trous noirs, la théorie du Big Bang et la théorie de tout, ainsi que le guide complet de la théorie des cordes pour les idiots
«La vitesse des ténèbres? La réponse la plus simple est que la vitesse de l'obscurité est égale à la vitesse de la lumière. Éteignez le soleil et notre ciel deviendra sombre huit minutes après ce point. Mais c'est une réponse ennuyeuse! Pas vraiment! Premièrement, ce que nous appelions la «vitesse de la lumière» est la vitesse de propagation, et ce n’est pas toujours le facteur décisif. Une ombre tombant sur un paysage est projetée par des objets. Et la particularité de ces objets, ainsi que leur distance, détermineront à quelle vitesse ils tomberont.
Par exemple, un projecteur à balise rotative éclaire son environnement à intervalles réguliers. Cependant, la vitesse relative d'obscurcissement de l'environnement augmente avec l'augmentation de la distance par rapport au phare lui-même. Si vous vous éloignez suffisamment du phare, l'ombre vous dépassera plus rapidement que la vitesse de la lumière. La même chose se produit, par exemple, avec les étoiles à neutrons dans l'espace. En d'autres termes, dans ce cas, la vitesse de la lumière ne signifiera qu'un retard. Même si la balise est dirigée directement vers vous, vous ne verrez pas la lumière immédiatement, mais avec un certain retard. Cependant, cela n'affectera en aucun cas le cours des événements que vous verrez, étant à votre place.
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Mais existe-t-il même une chose telle que l'obscurité? Plus précisément, il y a un concept, mais y a-t-il un phénomène lui-même? Même si vous «éteignez» le Soleil, la Terre ne plongera pas dans une obscurité impénétrable complète. La lumière des étoiles, des nébuleuses et même du Big Bang lui-même illuminera votre ciel dans ce cas. La planète elle-même et tout ce qui s'y trouve, y compris notre corps, émettent également de la lumière. Et il sera visible dans l'infrarouge. Même si vous avez trouvé un moyen «d'éteindre» le Soleil, même dans ce cas, il émettra un certain niveau de lueur presque pour toujours. Pour votre siècle et pour de nombreux siècles à venir, il y en aura certainement assez. Autrement dit, tant que nous aurons l'occasion de voir, nous verrons. Aucun capteur optique n'est capable de détecter l'obscurité complète, car même s'il n'y a pas de sources lumineuses à proximité,les fluctuations quantiques disponibles produiront également des éclairs de lumière très légers. Ou prenez les trous noirs - le plus sombre des objets présumés. Même eux sont capables d'émettre un certain pourcentage de lumière, selon certaines théories. En physique, contrairement à la sphère des relations interpersonnelles, la lumière «conquiert» toujours les ténèbres.
L'obscurité n'est pas une catégorie physique, mais plutôt un état relatif. Même pas ça. C'est une perception subjective de l'État. Les photons peuvent être réfléchis ou non, les cellules rétiniennes peuvent déclencher des processus de mémoire, mais elles ne peuvent pas expliquer la sensation subjective d'obscurité, tout comme les ondes ne peuvent être représentées par rien de plus que notre expérience d'observation de la couleur ou du son. Notre expérience subjective change de temps en temps, mais certaines parties de cette expérience se situent en dehors du temps. Et en ce sens, on peut dire que l'obscurité elle-même n'a pas de vitesse.
Qu'est-ce que la vitesse au sens général? Et existe-t-il du tout? Il présuppose la présence d'un certain espace dans lequel il peut être mesuré. Cependant, de nombreux scientifiques travaillant avec la physique quantique - un monde où les concepts habituels de la physique ordinaire deviennent souvent inutiles - croient que l'espace lui-même est l'un des dérivés d'un niveau de réalité plus fondamental, où il n'y a pas de concepts tels que la position, la distance ou la même chose. la vitesse.
Avi Loeb
Professeur d'astrophysique à l'Université Harvard, fondateur de la Black Hole Initiative (BHI)
«La matière attirée au centre du trou noir atteint une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Tout ce qui tombe dans l'horizon des événements du soi-disant trou noir n'a aucun moyen de s'échapper. Même la lumière est à jamais scellée dans l'horizon des événements. Dans cet esprit, les trous noirs peuvent être considérés comme une sorte de prisons des ténèbres éternelles. Mais ce n'est pas le cas.
Une étoile comme le Soleil peut être spaghettisée en un flux de gaz si elle passe à côté d'un trou noir massif, comme celui au centre de notre galaxie de la Voie lactée, dont la masse est de 6 milliards de masses solaires.
Cependant, en tombant dans un trou noir, la matière peut créer des frictions entre elles et se réchauffer. Le résultat final de ce frottement est le rayonnement. Si le taux d'accrétion (le processus d'augmentation de masse) est suffisamment élevé, la pression du rayonnement sortant pourra potentiellement empêcher la chute de matière environnante supplémentaire. Beaucoup des trous noirs les plus massifs de l'Univers, avec une masse de milliards de soleils, ont les taux d'accrétion les plus élevés possibles."
Neil DeGrasse Tyson
Astrophysicien, Ph. D. en physique, écrivain, vulgarisateur scientifique, directeur du planétarium Hayden à l'American Museum of Natural History de Manhattan. Animateur de la série scientifique populaire "Espace: espace et temps"
«La vitesse des ténèbres signifie … Considérant que l'obscurité elle-même est le résultat de la cessation de la lumière? Si la vitesse de la lumière est représentée par une constante, alors la vitesse de l'obscurité sera la constante exactement opposée de la vitesse de la lumière. Si la lumière est un vecteur, elle a une magnitude et une direction, alors … en parlant de sa valeur négative, nous parlerons de sa direction opposée. L'obscurité dans ce cas est la direction opposée, pas la direction directe. Je dirais que l'obscurité a la valeur négative opposée pour la vitesse de la lumière."
Sara Caudill
Doctorat du Leonard E. Parker Center for the Study of Gravity, Cosmology, and Astrophysics, University of Wisconsin-Milwaukee
«La force gravitationnelle des trous noirs est si grande que même la lumière ne peut y échapper une fois qu'elle entre dans le rayon de son horizon d'événements - des frontières invisibles qui créent un point de non-retour. Puisque les trous noirs ont une gravité aussi forte, les observations faites en dehors de ce fort champ gravitationnel seront influencées par l'effet de la dilatation du temps.
Supposons que loin du trou noir se trouve un observateur extérieur qui voit un objet lumineux tomber dans le trou noir. Du point de vue de l'observateur, cet objet lumineux ralentira d'abord sa vitesse, puis «s'éteindra», devenant si sombre qu'il sera impossible de le voir. L'observateur ne pourra même pas voir comment l'objet traverse la frontière de l'horizon des événements.
Si nous regardons la situation du point de vue de la matière tombant dans ce trou noir. Imaginez maintenant un trou noir entouré d'un nuage de gaz incandescent. Ce nuage a été formé par une étoile déchirée, passant trop près de ce trou noir. Ce nuage de gaz apparaîtra sous la forme d'un disque aplati, également appelé disque d'accrétion. Ainsi, le gaz de ce disque sera finalement complètement absorbé par le trou noir, mais cela ne se produira pas immédiatement.
Le fait est qu'il existe une limite de vitesse qui dépend de la force de la pression de rayonnement du gaz chauffé, qui résistera à l'action de la force de gravité interne du trou noir lui-même. Au final, dès que tout le gaz est absorbé par le trou noir, sa taille augmentera. Par exemple, si nous prenons un trou noir, dont la masse initiale sera 10 fois la masse de notre Soleil, et le taux de sa masse d'accrétion atteindra sa limite maximale (la soi-disant limite d'Eddington), alors dans environ un milliard d'années, la masse de ce trou noir atteindra une masse de 100 millions. dépassant la masse de notre Soleil ».
David Reice
Superviseur scientifique de l'Observatoire des ondes gravitationnelles interférométriques laser (LIGO)
«Fondamentalement, tout dépendra du fait que vous soyez la matière absorbée par l'abîme sans fin du trou noir, ou que vous soyez assez loin de la scène et que vous soyez un observateur impassible de l'événement de quelqu'un ou de quelque chose d'autre tombant dans cet abîme même. Si vous n'êtes pas chanceux et que vous êtes en premier lieu, la vitesse sera très élevée. Très probablement, nous parlerons d'indicateurs proches de la vitesse de la lumière.
Si vous vous trouvez à la place du second et que vous êtes assez loin du trou noir, la vitesse à laquelle la matière sera absorbée par le trou noir vous semblera sensiblement réduite en raison de l'effet de la dilatation du temps gravitationnel. Selon lui, «l'horloge» sous l'influence du champ gravitationnel va plus lentement, et sous l'influence d'un champ gravitationnel très fort - encore plus lent, ce qui sera vrai juste à l'approche de l'horizon des événements du trou noir.
De loin, je veux dire que dans votre système de coordonnées local, vous resterez stationnaire par rapport au trou noir (c'est-à-dire que vous ne serez pas attiré par celui-ci) et que votre système de temps local ne sera pas influencé par le champ gravitationnel de ce trou noir. Dans ce cas, pour une personne en dehors de l'influence du trou noir, il semblera que l'objet ou la matière se déplacera vers l'horizon des événements du trou noir pendant une durée infiniment longue.
Nyayesh Afshordi
Astrophysicien au Département de physique et d'astronomie de l'Université de Waterloo et chef du Département de cosmologie et de gravité à l'Institut Perimeter de physique théorique au Canada
«Je crois que la vitesse de« l'obscurité »est infinie! En physique classique, sous le concept général de l'obscurité de l'espace, on ne peut considérer qu'un vide vide. Cependant, grâce à la mécanique quantique, nous savons qu'en fait il n'y a ni obscurité ni espace vide. Même s'il vous semble qu'il n'y a pas de sources de lumière que nous pourrions voir, cette source peut être des fluctuations de champs électromagnétiques. Même au sein des ondes gravitationnelles traversant l'espace-temps et découvertes récemment par le laboratoire LIGO, ces fluctuations quantiques doivent être présentes.
Le problème est que le niveau de gravité dans cette ondulation quantique est infini. En d'autres termes, il n'existe actuellement aucune théorie convaincante de la gravité quantique avec laquelle la plupart des scientifiques seraient d'accord. La réponse nécessaire à la question peut être cachée dans la possibilité même de la vitesse de «l'obscurité», c'est-à-dire que les ondulations quantiques atteignent une valeur infinie (ou deviennent arbitrairement grandes), surtout à petite échelle et pendant une courte période de temps. Bien sûr, ce n'est qu'une hypothèse, mais il me semble que c'est un moyen efficace de comprendre le principe et l'essence du Big Bang, les trous noirs, l'énergie noire et la gravité quantique."
NIKOLAY KHIZHNYAK
