Introduction
Notre univers a un commencement. Et un jour, ça aura aussi une fin — mais laquelle ? Alors que le cosmos s'étend et que les étoiles et les galaxies s'assombrissent, tout deviendra-t-il lentement plus froid et plus isolé ? L'énergie noire qui accélère l'expansion de l'univers pourrait-elle finir par déchirer l'espace-temps ? Serait-il possible que notre monde et le reste de l'univers cessent un jour d'exister sans avertissement ? Dans cet épisode, Steven Strogatz discute de l'ultime grande finale avec Katie Mac, cosmologiste théoricien au Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo, Canada. Mack est également l'auteur de La fin de tout (Astrophysiquement parlant), publié en août 2020, dans lequel elle décrit les cinq scénarios que les scientifiques ont identifiés pour comment l'univers pourrait finir.
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Transcription
Steven Strogatz (00:03): Je suis Steve Strogatz, et voici La joie du pourquoi, un podcast de Quanta Magazine qui vous emmène dans certaines des plus grandes questions sans réponse en mathématiques et en sciences aujourd'hui. Dans cet épisode, nous allons nous demander comment tout cela va-t-il se terminer ?
(00:18) Imaginez que vous vous promenez un jour dans la ville. Vous vous faufilez entre les autres piétons qui marchent sur le trottoir. Vous entendez des voitures klaxonner, des conversations silencieuses s'écoulant des cafés à proximité. C'est notre monde quotidien tel que nous le connaissons. Mais que se passera-t-il si un jour ce monde implose tout simplement et cesse d'exister ? Qu'est-ce que ce serait si tout s'arrêtait soudainement? Nous savons que les étoiles, y compris notre propre soleil, ont une durée de vie limitée. Ils s'épuiseront un jour, même si ce n'est pas de notre vivant. Mais qu'en est-il de notre galaxie ? Ou l'univers entier ? Comment sera la fin de tout ? Et comment cela a-t-il pu arriver ?
(01:00) Ce n'est pas l'étoffe d'un film de super-héros. C'est le type de physique théorique auquel le Dr Katie Mack pense beaucoup. Le Dr Mack est cosmologiste théoricien au Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo, au Canada, à environ une heure de Toronto. Elle est titulaire de la chaire Stephen Hawking de recherche en cosmologie et communication scientifique, où l'un de ses objectifs est de rendre la physique plus accessible au public. Le Dr Mack est également l'auteur du livre bien reçu, La fin de tout (Astrophysiquement parlant), publié en août 2020. Il détaille les cinq principales théories sur la façon dont les scientifiques pensent que l'univers finira. Katie, merci de vous joindre à nous aujourd'hui.
Katie Mac (01:47): Merci beaucoup de m'avoir invité.
Strogatz (01:48) : C'est un vrai régal pour nous. Puis-je commencer par une question personnelle ? Qu'est-ce qui vous a attiré vers ce sujet - penser à la fin de l'univers ? Pourquoi, pourquoi ça t'attrape ?
Mack (01:56) : Vous savez, je pense que cela fait partie de ma curiosité générale pour le cosmos. J'ai grandi en pensant beaucoup au début de l'univers, au Big Bang. Vous savez, toutes ces grandes questions sur d'où venons-nous. Et à un moment donné, au cours de mes études en cosmologie, je me suis constamment heurté à cette question de la fin. Je me souviens donc avoir lu sur le Big Rip – une de ces possibilités où l'univers se déchire en quelque sorte – quand j'étais à l'université, et j'étais juste fasciné par le concept que l'univers pourrait se terminer de cette manière vraiment violente. Et puis, alors que je continuais à faire des recherches en cosmologie, je suis tombé sur la désintégration du vide - vous savez, cette sorte de fin soudaine de l'univers - et j'ai été fasciné par le concept que l'univers pourrait disparaître sans aucune raison. .
(02:46) Et tous ces sujets revenaient sans cesse dans les lectures que je faisais dans le cadre de mon travail professionnel. Et je voulais juste explorer cela un peu plus. Et je voulais raconter cette histoire qui, je pense, n'est pas racontée très souvent dans le genre de discours public sur la cosmologie. On parle beaucoup du début, du Big Bang, mais très peu de la fin.
(03:05) Et je pense que c'est, c'est juste quelque chose qui m'a toujours fasciné à chaque fois que je l'ai rencontré. Il suffit de voir les discussions sur la façon dont l'évolution ultime de notre univers pourrait se terminer et ce que cela dit sur ce qui se passe maintenant. A propos de la structure du cosmos, à propos du format général de l'existence. C'est une question fascinante pour moi.
Strogatz (03:27): Ouais, je veux dire, c'est - je pense que c'est assez naturel de s'interroger. Je pense que la plupart d'entre nous qui s'intéressent à la science ou qui se posent simplement de grandes questions sur la vie se posent des questions à ce sujet.
(03:38) En voici un par lequel je pense que nous devrions probablement commencer : la mort par la chaleur, le scénario que nous appelons la mort par la chaleur de l'univers, qui existe depuis longtemps. Parlez-nous de celui-là, car je comprends que vous pensez que c'est peut-être le plus probable.
Mack (03:50) : Ouais, donc la mort par la chaleur est celle qui est considérée comme la plus acceptée en physique. On l'appelle parfois le Big Freeze, familièrement. L'idée derrière la mort par la chaleur est que nous savons que l'univers est en expansion et nous savons que l'expansion s'accélère. Donc les galaxies qui sont dans l'univers lointain, elles s'éloignent de nous. Ils s'éloignent l'un de l'autre. Et cette expansion se poursuit, et elle s'accélère avec le temps. Nous ne savons pas pourquoi cela s'accélère - je vais juste le souligner. Pour le moment, on pense que c'est dû à quelque chose que nous appelons l'énergie noire. Nous ne savons pas ce qu'est l'énergie noire, mais c'est quelque chose qui faire que l'univers s'étende plus vite.
(04:23) Nos idées sur l'énergie noire incluent la possibilité que l'énergie noire ne soit qu'une sorte de propriété de l'univers appelée constante cosmologique, où chaque petit morceau d'espace a une sorte d'étirement juste intégré. Et à mesure que nous avons plus d'espace, à mesure que l'univers s'étend, nous avons aussi plus d'étirement, parce que nous avons plus de cette énergie noire, plus de cette constante cosmologique. Et donc l'univers ne cesse de s'étendre et de s'étendre et de s'étendre.
(04:48) Et si c'est le cas, si c'est vraiment ce qui va se passer, alors ce que vous obtenez, c'est que chaque galaxie ou chaque amas de galaxies est de plus en plus isolé de tous les autres, et l'univers devient de plus en plus et plus vide, de plus en plus diffus, plus froid avec le temps. Parce que, vous savez, nous savons qu'au tout début, l'univers était très chaud et dense. Il n'a cessé de s'étendre depuis. Ça refroidit, ça devient plus diffus. Donc ça continue en quelque sorte indéfiniment. Et comme cela se produit, si vous êtes dans une galaxie qui est soudainement isolée parce que toutes les autres galaxies sont si loin, alors il n'y a pas d'interactions, pas de galaxies entrant et apportant du nouveau gaz pour former de nouvelles étoiles. En tant que galaxie, vous brûlez en quelque sorte toutes les étoiles que vous avez. Vous brûlez tout l'hydrogène, vous ne pouvez donc pas créer de nouvelles étoiles. Les étoiles meurent, s'éteignent et s'assombrissent.
(05:36) Il y a un tas de trous noirs. Finalement, si vous laissez un trou noir seul assez longtemps, il va en quelque sorte irradier son énergie - les trous noirs s'évaporent, tout se désintègre dans cette énergie désordonnée. Ainsi, tout ce qui était dans cette galaxie rayonne. La matière se décompose et se désagrège. Et vous auriez juste cette énergie désordonnée, juste une sorte de chaleur perdue, si vous y réfléchissez de cette façon, de toutes les choses qui existaient.
(06:01) Et quand vous arrivez au stade où tout est décomposé, vous atteignez ce qu'on appelle l'entropie maximale. Ainsi, la deuxième loi de la thermodynamique nous dit que l'entropie ou le désordre augmente dans le futur. Et vous savez, [pour la] même raison que vous ne pouvez pas avoir une machine à mouvement perpétuel, parce que si vous essayez de faire tourner quelque chose pour toujours, ça va tomber en panne, ça va perdre de l'énergie à cause du frottement et de la chaleur, et ça ' va s'effondrer. De même, dans l'univers, tout se décompose en cette chaleur perdue. Et c'est pourquoi on l'appelle la mort par la chaleur. C'est que vous avez tout ce qu'il faut pour décomposer en énergie désordonnée, et vous atteignez cet état d'entropie maximale où plus aucun désordre ne peut se produire, où tout est en quelque sorte complètement dénué de sens. Essentiellement, c'est totalement, totalement sans structure.
(06:49) C'est la mort thermique ultime de l'univers. Et les gens pensent que c'est une voie déprimante, parce que vous vous retrouvez avec tout ce qui est très froid et sombre et vide et isolé, et qui se décompose pour toujours.
Strogatz (07:03) : Je vois pourquoi tu lui donnes le nom de Big Freeze, parce que la mort par la chaleur donne l'impression que ça va être chaud. Alors que si je vous entends bien, ce sera un peu tiède ou pire.
Mack (07:11) : Exactement. Ouais. Et dans ce cas, la «chaleur» est une sorte de sens technique et physique du mot où une sorte de cette chaleur perdue de toute la création.
(07:19) Mais le bon côté des choses, c'est qu'il faut beaucoup de temps pour que cela se produise. Il faudra donc attendre environ 100 milliards d'années pour que nous ne puissions plus voir d'autres galaxies, car elles sont trop éloignées et s'éloignent trop rapidement. Vous savez donc que certaines des étoiles les moins massives de notre galaxie peuvent potentiellement durer environ un billion d'années. Nous avons donc un peu de temps avant qu'il ne devienne froid, sombre et vide dans notre univers, si nous allons dans cette direction.
Strogatz (07:41) : Le vide en est un autre aspect intéressant, à cause de l'étirement de l'espace. Non seulement c'est vraiment fade, homogène et désordonné, mais c'est aussi très solitaire. Comme si tout était si éloigné de tout le reste.
Mack (07:56) : D'accord. Et un aspect vraiment intéressant de cela est que vous arriverez à un certain point où nous n'aurons même plus la preuve que d'autres galaxies existent. Il n'y aura aucune preuve observationnelle directe que le Big Bang s'est produit, parce que nous ne pourrons pas voir cet univers en expansion. Et nous ne pourrons pas dire : "Eh bien, si l'univers devient plus grand maintenant, il a dû être plus petit dans le passé." Nous ne pourrons pas voir le genre de lumière restante du Big Bang, le fond diffus cosmologique, qui nous permet d'étudier l'univers très, très primitif. Ce ne sera pas seulement un univers froid, sombre et vide, ce sera un univers où il y a très peu à apprendre, parce que nous ne pourrons pas voir les choses au-delà de notre environnement immédiat.
Strogatz (08:34) : Je suppose qu'au cas où quelqu'un serait confus - je ne pense pas que quiconque le serait - la référence à "nous", vous ne voulez pas vraiment dire ça, n'est-ce pas ? Nous ne sommes pas là, nous ne sommes pas là pour voir quoi que ce soit à ce moment-là. Nous sommes également désintégrés.
Mack (08:45): Nous sommes partis depuis longtemps. Je veux dire, le soleil deviendra à un moment donné si brillant qu'il bouillira sur les océans de la terre. Et cela ne prendra qu'environ un milliard d'années. Il nous reste donc, vous savez, entre un demi-milliard et un milliard d'années avant que la Terre ne soit entièrement inhabitable. Donc, oui, c'est depuis longtemps passé. Tout ce qui vient après nous, ou si nous parvenons à créer de petites machines intelligentes qui peuvent continuer notre conscience ou, ou si nous nous étendons dans les étoiles et vous savez, vivons dans d'autres endroits et utilisons le peu d'énergie qu'il reste dans ces étoiles mourantes. À un moment donné, vous savez, il y aura, nous n'aurons plus rien à faire parce qu'il n'y aura pas assez d'énergie concentrée de la bonne façon pour l'utiliser.
Strogatz (09:26): Faisons semblant de croire que l'espace et le temps sont quantifiés comme, à la gravité quantique dans les choses à l'échelle de la longueur de Planck. S'il n'y a qu'un nombre fini de parcelles d'espace et de temps, un grand nombre mais un nombre fini, même dans le scénario de la mort par la chaleur, n'y aurait-il pas une récurrence où chaque état finira par - je veux dire, sur des échelles de temps vraiment très longues - revenir? Ce ne serait pas la fin, même après la mort par la chaleur.
Mack (09:54): J'en parle dans le livre au chapitre de la mort par la chaleur, l'idée d'une récurrence éternelle. Ouais, donc il y a une façon de voir la mort par la chaleur où vous êtes en quelque sorte dans cet état de mort par la chaleur éternelle où l'entropie est maximisée. Mais même dans un état d'entropie maximale, vous pouvez avoir des fluctuations aléatoires où quelque chose peut se réunir. Et il y a eu des calculs intéressants où vous pouvez calculer, sur la base d'un univers désordonné parfaitement homogène, combien de temps il faudra à un piano à queue pour s'assembler au hasard au milieu de l'univers, juste au milieu du vide.
(10:29) : Et c'est un très, très grand nombre, n'est-ce pas ? Mais si vous avez cet état vraiment éternel, alors cela arrivera. Cela se produira un nombre infini de fois sur une échelle de temps récurrente. Et vous pouvez étendre cela et dire, eh bien, si un piano à queue peut s'assembler, la Terre aussi, la galaxie aussi, et l'intégralité de n'importe quel état qui a jamais existé dans l'univers. Donc, quand vous arrivez à ce point, vous pouvez dire, eh bien, ce moment, en ce moment, la distribution spécifique des atomes et des molécules dans l'univers en ce moment, à ce stade, il doit être possible que cela se reproduise - sur un vraiment , échelle de temps très longue, mais il doit être possible que cela se reproduise. Et puis l'univers évoluera à nouveau vers la mort, à partir de ce point.
(11:13) Et ainsi vous arrivez à cette idée où chaque moment qui s'est jamais produit dans l'histoire de l'univers peut se reproduire, un nombre infini de fois. Et c'est un concept vraiment hallucinant. Maintenant, il y a des arguments à ce sujet dans la littérature, qu'il s'agisse ou non d'un calcul sensé à faire. Mais cela ramène en quelque sorte - il y a un scénario cauchemardesque que Nietzsche a écrit et qui était basé sur cette idée. Que vous, vous vivez le même moment encore et encore pour toujours. Et ce ne serait pas horrible ? Et, vous savez, peut-être que c'est physiquement possible, peut-être que c'est une chose qui peut arriver. La littérature fait des allers-retours sur la question de savoir si vous devriez ou non y penser de cette manière. Mais c'est intéressant. Et ça se connecte aussi à cette possibilité que, disons —. Si un, si un piano à queue peut s'assembler dans l'univers, un seul cerveau qui pense avoir expérimenté l'intégralité du cosmos peut-il en être de même ? C'est ce qu'on appelle l'hypothèse du cerveau de Boltzmann.
Strogatz: Oh, j'en ai entendu parler. Je ne savais pas ce que c'était. OK cool.
Mack (12:12) : Alors peut-être qu'au lieu de tout ce qui existe, il y a un cerveau qui en ce moment pense avoir cette conversation et a vécu toute une vie dans un univers vieux de 13.8 milliards d'années. Et puis à un moment donné, ce cerveau va juste disparaître, encore une fois, parce que c'était une collection aléatoire de particules dans un univers vide de mort post-chaleur.
Strogatz: D'ACCORD…
Mack (12:33) : Donc, vous pouvez également faire ce calcul. Et si vous faites ce calcul d'une certaine manière, vous trouvez que c'est beaucoup plus probable que l'existence de l'univers.
Strogatz: Euh hein.
Mack (12:42) : Il est beaucoup plus probable de produire un seul cerveau qui pense qu'il est dans l'univers que de produire, vous savez, un nouveau Big Bang, puis un véritable cosmos. Mais encore une fois, il existe différentes façons de le calculer où vous obtenez des réponses différentes. C'est donc un autre élément de la question de savoir si cela a même un sens de faire ces calculs ? Et si vous faites ce calcul, vous trouvez que nous sommes plus susceptibles d'être une pensée aléatoire dans un cerveau aléatoire, existant simplement dans le vide. Cela ne vous dit pas nécessairement, c'est le scénario probable de l'univers, cela vous dit que ces calculs ne sont pas utiles, et n'ont pas vraiment de sens dans le contexte du cosmos, et quelque chose à propos de nos hypothèses doit être faux. Mais comment gérez-vous cette possibilité d'un univers infini dans lequel tout pourrait se produire un nombre infini de fois est une question vraiment intéressante en cosmologie quand vous arrivez à ces échelles de temps vraiment, vraiment énormes.
Strogatz (13:36) : D'accord, eh bien, merci de m'avoir indulgent là-dessus. D'ACCORD. Mais je veux m'assurer que nous entrons dans certains de ces autres.
C'était le scénario n ° 1, la mort par la chaleur, le Big Freeze et cette belle note de bas de page sur la récurrence éternelle dans le, dans la nature - je ne veux pas dire de paradoxes, mais, mais des considérations vraiment époustouflantes que cela apporte en haut. Bon, passons au #2. C'est quoi le Big Rip ?
Mack (13:58) : Alors le Big Rip est une idée qui revient à cette question de l'énergie noire. Nous ne savons pas ce qui fait que l'univers s'étend plus rapidement. Nous l'appelons énergie « noire » parce que nous ne savons pas ce que c'est. Mais il y a quelque chose qui accélère l'expansion de l'univers. Maintenant, si c'est juste une constante cosmologique, si c'est juste une propriété du cosmos, alors nous savons comment cela se passe. Vous savez, cela nous conduit à la mort thermique, où toutes les galaxies sont isolées au maximum, puis elles disparaissent.
(14:23) : Mais il existe d'autres possibilités hypothétiques pour l'énergie noire. Il y en a où au lieu d'être juste un fond constant dans le cosmos, c'est quelque chose qui est dynamique. C'est quelque chose qui pourrait changer avec le temps. Et plus précisément, vous pouvez écrire des équations pour quelque chose qui devient plus puissant avec le temps. Où quoi que ce soit, c'est le genre d'étirement construit dans le cosmos, c'est un champ dynamique, un champ d'énergie, et il devient plus puissant avec le temps. Et pour qu'il commence à étirer l'univers de plus en plus vite. Ne provoquant pas seulement une accélération, mais s'accumulant dans les objets.
(14:57) Donc une chose à propos d'une constante cosmologique. Si une constante cosmologique existe, sa densité est constante dans l'univers. Cela signifie que si vous dessinez une sphère autour d'une certaine région, il y a une certaine quantité de constante cosmologique dans cette sphère. Et même si l'univers s'étend, il y a toujours la même quantité dans cette sphère, n'est-ce pas ? La constante cosmologique reste la même. Dans un univers avec ce que nous appelons de l'énergie noire "fantôme", la quantité d'énergie noire dans cette sphère augmenterait avec le temps. Si vous aviez une galaxie vivant dans cette sphère, par exemple, et que cette galaxie est gravitationnellement liée et que tout est en quelque sorte maintenu ensemble par la gravité, dans un univers cosmologique constant, c'est bien. Les orbites ne changent pas. La galaxie reste telle quelle. Dans un univers avec une énergie sombre fantôme, la quantité d'étirement à l'intérieur de cette sphère s'accumule. L'énergie noire s'accumule et peut séparer la galaxie. Cela pourrait éloigner les étoiles de la galaxie, cela pourrait éloigner les planètes des étoiles, et cela ne ferait que s'accumuler et s'accumuler à l'intérieur des objets.
(15:55) Ainsi, au lieu d'une situation dans laquelle toute l'énergie noire ne fait qu'éloigner les choses éloignées les unes des autres, créant simplement plus d'espace vide, cela étirerait en fait les choses de l'intérieur. Je dis souvent aux gens : « Oh, vous savez, l'univers est en expansion, ce qui se passe, c'est que les galaxies lointaines s'éloignent. Mais cette pièce ne s'agrandit pas. Dans un univers avec une énergie sombre fantôme, cette pièce finirait par s'agrandir.
Strogatz: Je vois.
Mack (16:19) : Donc, ce que cela ferait, c'est que cela commencerait par se développer à très grande échelle. Cela séparerait donc les anciens amas de galaxies. Cela arracherait les étoiles du bord de la galaxie. Mais il deviendrait de plus en plus puissant, de sorte qu'il commencerait à éloigner les planètes des étoiles, commencerait à éloigner les lunes des planètes et s'accumulerait à l'intérieur des planètes et finirait par faire exploser une planète elle-même. Et puis ça devient de plus en plus puissant à mesure qu'il descend et vous finissez par déchirer les molécules, déchirer les atomes et finalement déchirer l'univers lui-même.
Strogatz (16:50) : Alors est-ce vraiment le cas que sous cette image que vous avez décrite, c'est comme si elle descendait à travers les échelles de longueur du plus grand au plus petit. Ça va aller dans cet ordre ?
Mack (17:00): Eh bien, ce que c'est, c'est de plus en plus puissant. Il s'agit donc de délier d'abord les choses les plus faiblement liées, les choses les plus importantes étant les plus faiblement liées. Et puis, à mesure que vous atteignez des échelles de plus en plus petites, vous commencez à aimer la liaison atomique, la liaison nucléaire. Donc juste des fixations plus solides.
Strogatz: Je vois. Je vois.
Mack: Il sorte de s'accumule dans ce sens.
Strogatz (17:18): Wow, c'est intéressant, les choses sont en quelque sorte déchirées de l'intérieur, par opposition à juste… Comme, j'avais imaginé avec, la mort par la chaleur et le scénario de la constante cosmologique, presque comme quand on parle de comment l'univers s'étend, et les gens disent : "Eh bien, dans quoi s'étend-il ?" Et puis quelqu'un dit: "Non, imaginez des points de peinture sur la surface d'un ballon en caoutchouc extensible", vous savez, ou comme ça. C'est en quelque sorte la constante cosmologique. On dirait que les points sur le ballon s'éloignent. Celles-ci étant, disons, les galaxies qui s'éloignent. Y a-t-il une photo qui remplace le ballon pour le Big Rip ? Ça sonne beaucoup plus violent.
Mack (17:55): Eh bien, quand j'utilise une métaphore de ballon, je dis généralement, comme, imaginez, comme, des petites fourmis à la surface de la lune. Et à mesure que le ballon grossit, les fourmis s'éloignent. Mais les fourmis elles-mêmes n'y prêtent pas vraiment attention. Ce sont en quelque sorte leurs propres petits objets. Dans le scénario Big Rip, ce sera plus comme si vous dessiniez une galaxie sur le ballon, puis agrandissiez le ballon. Même la galaxie elle-même va s'agrandir sur cette image. Et donc les objets eux-mêmes vont devenir plus gros. Et à un moment donné, vous arrivez au point où le ballon lui-même explose en quelque sorte. Vous n'avez pas compris de cette façon.
(18:26) Il y a des problèmes avec l'analogie du ballon en termes de détails, mais c'est une sorte d'image que vous pouvez avoir.
(18:53) : Maintenant, je dois dire que la plupart des cosmologistes ne pensent pas que le Big Rip va se produire. Il enfreint certaines règles sur les conditions énergétiques dans l'univers. Donc, les choses que nous pensons devraient être vraies sur la façon dont l'énergie se déplace à travers le cosmos, l'énergie noire fantôme enfreint ces règles. Et donc ce n'est probablement pas viable comme scénario. Mais cela dit, nous ne pouvons pas entièrement exclure l'observation, tout ce que nous pouvons dire, c'est que lorsque nous regardons comment l'univers évolue maintenant, nous pouvons dire que le Big Rip ne se produira presque certainement pas dans le prochain, disons , 200 milliards d'années. Parce que vous ne pouvez jamais dire que cela n'arrivera pas à 100%. Mais sur la base de nos mesures, nous pouvons mettre une sorte de limite dans le temps et nous pouvons dire que cela ne se produira presque certainement pas dans un certain délai.
Strogatz (19:15) : Hein. Eh bien, devrions-nous passer au #3 ? Celui dont j'ai entendu parler provient de choses que nous avons apprises au Large Hadron Collider et la rumeur dit que celui-ci pourrait être votre préféré, même si vous ne pensez pas que ce soit le plus probable. Elle porte le nom de théorie de la désintégration sous vide.
Mack (19:33): Ouais. Donc, la désintégration du vide est quelque chose dont je n'ai entendu parler qu'à peu près au moment où le Large Hadron Collider a découvert le boson de Higgs. Et la raison pour laquelle j'en ai entendu parler à l'époque est que les gens ont commencé à écrire des articles sur la désintégration du vide en réponse à la découverte du boson de Higgs. Parce que les propriétés du boson de Higgs suggéraient que la désintégration du vide pourrait en fait être une possibilité.
(19:56) L'idée sous-jacente est la suivante. C'est une histoire assez technique, mais je vais essayer de la simplifier. L'idée est donc que la chose intéressante à propos du boson de Higgs n'est pas la particule elle-même. C'est le fait que le boson de Higgs implique l'existence du champ de Higgs. Le champ de Higgs est une sorte de champ d'énergie présent dans tout l'espace. Et essentiellement, ce que le Large Hadron Collider a fait, c'est qu'il a en quelque sorte excité ce champ d'énergie, excité une particule hors de ce champ d'énergie et la particule était la chose qui a été identifiée. Mais cela signifie qu'il y a ce champ d'énergie qui existe à travers l'univers. Et ce champ d'énergie a une certaine valeur. Et nous appelons ce champ d'énergie le champ de Higgs. Et il y a toute une histoire sur la façon dont les particules qui interagissent avec ce champ d'énergie expliquent comment certaines particules ont une masse. Et c'est lié à toute cette image.
(20:43) Mais d'un point de vue physique, la chose importante à propos du champ de Higgs est qu'il y a eu un processus qui s'est produit dans l'univers très, très primitif où le champ de Higgs a changé. Ainsi, dans le tout premier univers, le champ de Higgs avait une valeur différente. C'est un peu comme si c'était un champ qui avait une valeur semblable dans le sens où la température dans cette pièce avait une valeur partout. Vous pouvez définir un champ de température, et il a des valeurs différentes, que vous soyez près de la fenêtre, près de la porte, peu importe. Le champ Higgs serait un champ où il a la même valeur partout, mais c'est un champ avec une certaine valeur dans tout l'espace. Il y a une certaine énergie qui lui est associée.
(21:15) Maintenant, la valeur que prend ce champ de Higgs a un rapport avec le fonctionnement de la physique des particules dans l'univers. Ainsi, dans le tout premier univers, le champ de Higgs était différent. Les particules interagissaient différemment avec lui, et il y avait un ensemble différent de particules dans l'univers. Aucun d'entre eux n'avait de masse. Et il y avait différentes interactions dans l'univers. Nous avions, au lieu de, vous savez, l'électricité et le magnétisme et les forces nucléaires fortes et faibles, nous avions un ensemble de forces différent. Il y avait une sorte de combinaison de forces qui existait, et différentes particules existaient et aucune d'entre elles n'avait de masse. Et puis il y a eu un événement appelé brisure de symétrie, où le champ de Higgs a changé, il a pris une valeur différente. Et quand cela s'est produit, cela a permis l'existence de toutes les particules et de tous les carburants que nous comprenons maintenant dans l'univers. Donc, vous savez, les électrons et les quarks, et cela a permis l'existence de la force électromagnétique et des forces nucléaires fortes et faibles. Tout s'est en quelque sorte installé dans le type de physique que nous connaissons aujourd'hui. Et c'était bien parce que cela signifiait que nous pouvions avoir des atomes et des molécules et que nous pouvions exister.
Strogatz (22:16) : Je suis désolé, j'ai dû faire une pause ici, parce que ça sonnait très biblique. "Et c'était bien", n'est-ce pas? C'est ce qu'il dit, n'est-ce pas? "Que la lumière soit. Et Dieu vit que c'était bon.
Mack (22:26) : Eh bien, je veux dire, dans ce cas, nous sommes très heureux que le champ de Higgs ait changé, que cet événement brisant la symétrie se soit produit parce qu'il nous a permis d'exister. Je veux dire, tu peux parler de, tu sais, si ça ne s'était pas produit, nous n'existerions pas pour en être heureux. Il y a là toute une polémique. Mais en tout cas, c'est arrivé; maintenant nous existons.
(22:41) Le problème est que lorsque le boson de Higgs a été découvert, les mesures de la masse du champ de Higgs et des masses d'autres particules nous donnent des indices sur ce que fait le champ de Higgs sur la façon dont le champ de Higgs a évolué. Et ces indices semblent pointer vers la possibilité que le champ de Higgs puisse à nouveau changer. Ce serait vraiment mauvais de la même manière qu'à la première fois le changement était bon. S'il changeait à nouveau, cela nous placerait dans une situation où nous ne pouvons pas exister, où nos particules ne tiennent pas ensemble. Les constantes de la nature changeraient. Il y aurait différentes forces et différentes particules. Cela nous ferait basculer dans ce qu'on appelle un véritable état de vide. Je ne veux pas dire "vide" dans le sens de, comme, rien n'existant. Les états de vide sont différents états du fonctionnement de la physique, essentiellement. Nous parlons donc que nous sommes dans un certain état de vide. Il pourrait y avoir un état de vide différent. Donc, si le champ de Higgs a vraiment cette possibilité de changer, cela signifie que l'état de vide dans lequel nous nous trouvons est appelé le faux vide. Et le vrai vide serait l'état de vide dans lequel l'univers serait en quelque sorte plutôt, que le champ de Higgs préférerait en quelque sorte être. Et ce serait que finalement, si vous attendez assez longtemps, le champ de Higgs changera en cela autre valeur, et évoluera en quelque sorte vers le véritable état de vide.
(24:01) Et la façon dont ça se passe est plutôt… dramatique. Vous pouvez donc penser que l'univers est en quelque sorte métastable, ce qui signifie "pas entièrement stable" de la même manière que, par exemple, si vous posez une tasse de café sur le bord d'une table, elle restera là, mais quelque chose pourrait frapper l'enlever, et il pourrait tomber, et il préférerait vraiment être sur le sol. Et vous pouvez penser à notre champ de Higgs comme étant potentiellement dans ce genre d'état, où tout ce dont vous auriez besoin est, pour le faire passer dans cet autre état, vous devez soit perturber le champ de Higgs directement de la même manière que vous pourrait, vous savez, faire tomber une tasse de café de la table. Ou vous auriez simplement besoin de vous fier à l'idée que toutes ces particules et tous ces champs reposent sur la mécanique quantique, les règles de la mécanique quantique, et la mécanique quantique dit que parfois, parfois, votre tasse de café pourrait tomber par terre de toute façon, n'est-ce pas ? L'incertitude de la mécanique quantique dit que de temps en temps, si vous placez une particule d'un côté d'un mur, elle apparaîtra de l'autre côté. C'est ce qu'on appelle l'effet tunnel quantique. C'est une chose qui arrive que nous observons tout le temps à l'échelle subatomique. Et cela s'applique également au champ de Higgs.
(25:03) Et donc il y a une sorte de temps de décroissance associé au champ de Higgs dans l'état où si vous laissez le champ de Higgs seul assez longtemps, finalement un morceau de ce champ de Higgs quelque part dans l'univers créera un tunnel quantique dans cet autre état . Et cela pourrait ne pas être un problème en tant qu'état à l'échelle subatomique. Mais malheureusement, si une partie du champ de Higgs va dans ce nouvel état, va dans le vrai vide, que tout le champ de Higgs qui l'entoure tombe également dans le vrai vide.
Strogatz (24:33) : Oh, vraiment ? Il y a donc une sorte de réaction en chaîne comme si cela enflammait tout.
Mack: Exactement. Exactement.
Strogatz: Je ne sais pas si c'est le bon mot. Mais ouais.
Mack (25:35) : Ouais, ouais, ce serait comme si vous aviez une chaîne sur une table et que vous - et qu'un maillon tombait de la table, il tirerait tous les autres maillons vers le bas en tombant. Et quelque chose comme ça se produirait. Vous auriez cette cascade, où dès que l'événement se produit en un point, il se produit tout autour, et cela créerait cette bulle du véritable état de vide qui s'étendrait à travers l'univers à peu près à la vitesse de la lumière.
Strogatz: Oh.
Mack (25:58): C'est mauvais pour plusieurs raisons. Premièrement, le genre de bord de la bulle, le mur de la bulle a une certaine énergie qui lui est associée, où si le mur de la bulle vous frappait, il vous incinérerait en quelque sorte immédiatement. De plus, si vous passez dans la bulle, vous êtes dans ce véritable état de vide où les lois de la physique sont différentes, et vos particules ne tiennent plus ensemble. Et puis en plus, il y a eu un calcul fait dans les années 1980 qui suggérait que, une fois que vous êtes à l'intérieur du véritable état de vide, l'espace y est fondamentalement gravitationnellement instable. Et ainsi vous vous effondreriez immédiatement dans un trou noir.
Strogatz: L'homme, vous l'obtenez de toutes les directions.
Mack (26:34) : Exactement, exactement. Et donc si cela se produit, si cet événement quantique se produit à un moment donné dans l'univers, alors cette bulle se dilate à peu près à la vitesse de la lumière et détruit tout dans l'univers. Et parce que ça arrive, c'était à la vitesse de la lumière, on ne le voit pas venir. Au moment où le signal vous parvient, il est déjà au-dessus de vous. Mais d'un autre côté, vous ne le sentiriez pas parce que vous savez, vos impulsions nerveuses ne voyagent pas aussi vite, vous ne remarqueriez pas vraiment que c'est arrivé. Mais vous ne feriez que cligner des yeux.
Strogatz (27:04) : Je veux dire, la vitesse de la lumière en fait une chose intéressante, puisque l'univers est très grand, même par rapport à la vitesse de la lumière. Cela pourrait donc se produire quelque part très loin, à 13 milliards d'années-lumière, non ?
Mack (27:16) : Bien sûr, bien sûr. Il est certainement vrai qu'il y a des parties de l'univers qui sont éloignées de nous plus rapidement que la vitesse de la lumière par l'expansion de l'univers. Et donc si la bulle se produit dans l'une de ces régions éloignées, alors cette bulle ne nous atteindra pas. Mais parce que c'est une sorte d'événement aléatoire avec le même taux de décroissance partout, si une bulle se produit très loin, il est tout aussi probable qu'elle se produise à proximité.
Strogatz: Ah. D'accord, bon point.
Mack (27:40) : Heureusement, le temps de décroissance que nous pouvons estimer à partir de nos données actuelles est de l'ordre de 10 puissance 100 ans. Ce n'est donc pas quelque chose qui, selon nous, arriverait de si tôt. Si nous pensons que cela va se produire, alors ce sera très, très longtemps à partir de maintenant presque certainement. Mais parce que c'est un événement quantique, il est fondamentalement imprévisible exactement quand cela se produirait, de la même manière que vous ne pouvez pas prédire, vous savez, quand un atome particulier va se désintégrer dans un processus de désintégration radioactive. Vous ne pouvez donner qu'une sorte de demi-vie pour une partie du produit. De même, avec l'univers, nous ne pouvons pas dire avec certitude que cela n'arrivera pas ici même, vous savez, dans les cinq prochaines minutes. Nous pouvons simplement dire que, très probablement, dans notre univers observable, cela ne se produira pas dans les 10 prochaines puissance 100 ou 10 puissance 500 ans.
(28:25) L'autre mise en garde à garder à l'esprit est que ces calculs sont basés sur la prise très au sérieux de ce que nous savons du modèle standard de la physique des particules. Et le modèle standard de la physique des particules, qui est notre sorte de compréhension du fonctionnement des particules dans cet univers, est, selon nous, incomplet. Il n'inclut pas la matière noire; il n'inclut pas l'énergie noire. Nous sommes à peu près sûrs qu'il y a des trous. Et si nous avions vraiment une image plus complète de la physique des particules, elle n'inclurait peut-être pas du tout la possibilité d'une désintégration du vide.
Strogatz: D'ACCORD.
Mack (28:58) : La décroissance du vide est donc une idée qui surgit lorsque nous extrapolons en quelque sorte au-delà de ce que nous pensons, vous savez, être la limite de validité de nos théories. Mais c'est une possibilité fascinante. La raison pour laquelle je l'apprécie autant en tant qu'idée est qu'il s'agit de ce lien très, très profond entre les plus petites échelles, l'univers très, très primitif et la destruction du cosmos tout entier.
Strogatz (29:21) : Bien. Droite. Je veux dire, c'est, c'est très…. C'est juste qu'il y a quelque chose de si fondamental dans ce mécanisme, où toutes les lois de la physique changent sur vous en un clin d'œil. Mais aussi quelle image cette idée du, le bord de la bulle de vide ou peu importe comment vous l'appelez venant à vous…. Ouais.
Mack: Ouais.
Strogatz (29:42) : Théorie #4, il est temps que la théorie #4 entre sur le terrain ici. C'est le scénario connu sous le nom de Big Crunch, qui semble certainement violent et intéressant. Quoi, c'est quoi le Big Crunch ?
Mack (29:56): Eh bien, le Big Crunch est une idée qui existe depuis assez longtemps. C'était l'idée qui était en quelque sorte la plus acceptée comme probable dans les années 1960. L'idée derrière le Big Crunch est que nous avons observé que l'univers est en expansion. Et il y a la question que nous devons nous poser : l'univers va-t-il continuer à s'étendre indéfiniment ? Ou va-t-il re-s'effondrer à un moment donné? Nous savons donc que l'univers était petit, chaud et dense au tout début. Et il n'a cessé de s'étendre depuis. Et il devrait y avoir une interaction entre l'expansion et la gravité dans toute cette histoire, n'est-ce pas ? Alors que les galaxies sont éloignées les unes des autres, par l'extension de l'espace, elles ont aussi la gravité qui les tire l'une vers l'autre. Et donc l'existence de la matière dans l'univers devrait simplement ralentir l'expansion par le fait que tout est attiré vers tout le reste.
(30:41) Au fil des ans, il y a eu une tentative pour comprendre, est-ce que l'expansion va gagner ? Ou la gravité va-t-elle gagner ? Et nous savons maintenant que l'expansion est très susceptible de gagner, parce que nous voyons que l'expansion s'accélère en fait, parce que l'énergie noire accélère l'expansion. Et donc nous ne voyons pas de manière claire où l'univers pourrait s'arrêter et se ré-effondrer. Mais dans les années 1960, nous ne le savions pas, et les données préliminaires semblaient suggérer qu'il y avait plus de gravité que d'expansion dans le sens où l'univers cesserait de s'étendre et finirait par s'effondrer à nouveau.
(31:13) Et je devrais aussi dire que, vous savez, nous ne pensons pas que ce soit une idée préférée maintenant. Mais parce que nous ne savons pas ce qu'est l'énergie noire, nous ne savons pas avec certitude que ce n'est pas quelque chose qui pourrait en quelque sorte se retourner. Vous savez, nous savons que cela provoque une expansion maintenant. Nous ne savons pas que ce n'est pas quelque chose qui pourrait changer, cela pourrait être un champ dynamique où, à un moment donné, cela provoquerait une compression au lieu d'une expansion.
(31:34) Donc, nous ne savons pas avec certitude, mais je pense que c'est le scénario que je trouve le plus terrifiant, même si dans un sens, c'est peut-être l'un des moins probables car il semble contredire les données actuelles. L'idée que l'univers puisse commencer à tout compresser est vraiment, vraiment bouleversante. Parce que, vous savez, en ce moment, nous voyons les galaxies s'éloigner. Nous voyons l'univers se refroidir et se vider. Si l'univers commençait à se contracter, alors ce que nous verrions, c'est que nous pourrions voir toutes ces galaxies lointaines se précipiter vers nous. Et les galaxies entreraient en collision les unes avec les autres tout le temps, mais des galaxies lointaines viendraient vers nous et l'univers deviendrait très, très dense et encombré.
(32:12) Et pire que cela, tout le rayonnement de l'univers serait également compressé. Cela signifie non seulement qu'il deviendrait plus chaud, simplement parce qu'il y a plus de rayonnement dans un espace plus petit. Mais aussi tout le rayonnement serait en quelque sorte durci en un rayonnement d'énergie plus élevée, un rayonnement de fréquence plus élevée. Il y a donc un processus qui se produit dans l'univers pendant l'expansion appelé décalage vers le rouge, où le rayonnement est étendu à des longueurs d'onde plus longues. Donc vous savez, la lumière visible devient infrarouge, devient radio. Si vous aviez une compression, alors toute cette lumière visible de toutes les étoiles qui se sont jamais manifestées dans l'univers commencerait à être compressée en ultraviolet, en rayons X, en rayons gamma. Et cela commencerait à cuisiner l'univers de cette manière très profonde.
(32:57) Et il y avait un article vraiment fascinant de, je pense, 1969 par l'astronome Martin Rees, où il a calculé que dans ce scénario Big Crunch, à un moment donné, la température ambiante de l'espace, le rayonnement dans l'espace de tout que la lumière des étoiles étant comprimée, suffirait à provoquer des réactions thermonucléaires le long des surfaces des étoiles, et ferait cuire les étoiles de l'extérieur vers l'intérieur, juste à partir du rayonnement de l'espace. Et vous savez, à ce moment-là, comme si rien ne pouvait survivre. C'est donc une idée que je trouve personnellement assez bouleversante, l'idée que nous pourrions simplement être cuits par le rayonnement de l'espace alors que l'univers est en train de s'effondrer tout autour de nous.
Strogatz (33:38): Eh bien, ouais, intéressant que ce soit celui qui vous dérange le plus, parce que je veux dire, chacun d'eux a le sien…. Tu sais, genre, tu veux y aller tout d'un coup ? Voulez-vous faire bouillir? Voulez-vous congeler?
Mack (33:49) : D'accord. Droite. Je veux dire, aucun d'entre eux ne finit bien, n'est-ce pas ? Mais avec la chaleur mortelle, vous avez vraiment beaucoup de temps. Alors c'est bien. Vous savez, tout est plutôt doux. Avec la décroissance sous vide, vous ne voyez rien venir. Donc, peu importe, vous ne le remarquez même pas.
Strogatz: D'ACCORD.
Mack (34:04) : C'est une sorte de non-événement, du point de vue d'un être conscient. Mais à la fois le Big Rip et le Big Crunch, vous verriez venir, et c'est assez effrayant.
Strogatz (34:13): Euh hein. Je suppose que nous en sommes maintenant au dernier, le Bounce, ou ce dont je pense me souvenir quand j'étais enfant s'appelait l'Univers Pulsant. Est-ce la même idée ?
Mack (34:23) Donc, dans ce cas, je regroupe en quelque sorte quelques idées différentes dans une grande catégorie d'univers cyclique ou d'univers rebondissant. L'idée est qu'il tente essentiellement d'expliquer le tout début de l'univers…. Il y a donc certains aspects de l'univers primitif qui sont difficiles à expliquer dans notre cosmologie actuelle, vous savez. Comment a-t-il été mis en place comme il l'était? Pourquoi notre univers a-t-il la forme qu'il est, en termes de forme de l'espace ? Pourquoi notre univers avait-il une entropie suffisamment basse dans le passé pour que l'entropie puisse augmenter dans le futur jusqu'à l'état où elle se trouve actuellement ?
(34:54) Ce sont toutes des questions profondes sur le tout début. Et il y a eu quelques tentatives pour répondre à ces questions en disant : « Eh bien, peut-être que le début n'était pas le début. Peut-être qu'il y a eu quelque chose avant le commencement qui a créé les conditions de l'univers qui existe aujourd'hui. Celles-ci conduisent à ces cosmologies cycliques. Soit une idée où il y avait un univers précédent qui a évolué dans le Big Bang que nous avons vécu et qui évolue ensuite dans notre univers actuel. Ou simplement là où vous avez juste un cycle constant d'univers, où il y avait quelque chose avant nous, il y aura quelque chose après nous. Et certaines de ces idées impliquent une sorte de compression vers le nouveau Big Bang, d'autres impliquent une sorte de mort par la chaleur, puis un nouveau Big Bang qui en résulte. Certains sont en quelque sorte "il y avait une phase précédente, et cela évolue vers notre phase, mais rien ne se passera dans le futur". Ce sont donc toutes sortes d'idées qui sont choisies pour des possibilités soit pour l'avenir de notre univers, soit pour la fin d'un univers précédent menant au nôtre.
Strogatz (35:48) : À ce stade, je suppose que j'aime mettre mon… pas vraiment mon chapeau de sceptique, mais mon chapeau de scientifique. Il semble qu'il y ait beaucoup de science dans ce que vous dites, en ce sens que vous le reliez à ce que nous savons sur la théorie quantique des champs ou sur la relativité générale. Mais qu'en est-il des observations ?
Mack (36:05) : Ouais, je veux dire, si fondamentalement, nous ne pourrons jamais répondre avec une certitude totale à la question "comment l'univers finira-t-il ?" Car, évidemment, si cela arrive, nous ne sommes pas là pour écrire la réponse. Mais il y a plusieurs façons d'aborder cette question qui, fondamentalement, ce que nous essayons de faire, c'est d'extrapoler ce que nous savons de l'univers actuel et de son évolution du passé vers le futur. Et c'est là que vous vous retrouvez avec cette ramification de différentes possibilités. Parce qu'il y a plusieurs directions différentes qui pourraient aller et nous pourrions aller dans le futur qui sont cohérentes avec l'évolution de l'univers jusqu'à présent.
(36:37) En termes d'observations que nous pouvons apprendre et qui peuvent nous en dire plus sur laquelle de ces voies est la plus probable, il existe différentes façons de l'aborder. L'une consiste à essayer de comprendre l'énergie noire. Donc, trois de ces scénarios dépendent beaucoup de ce qu'est l'énergie noire et de la manière dont elle agira. Donc, si nous pouvons comprendre, l'énergie noire est-elle vraiment une constante cosmologique ? Ou est-ce quelque chose qui varie? Et cela pourrait être une question impossible en soi, car une constante cosmologique est une sorte de cas particulier d'une classe plus large d'idées d'énergie noire, où vous ne pouvez jamais être sûr à 100 % que vous êtes exactement dans cet état.
(37:16) C'est un peu - observationnellement, il est difficile d'être là avec une certitude totale, mais nous pouvons obtenir de plus en plus de certitude sur le comportement de l'énergie noire. Et peut-être pourrions-nous trouver une sorte de base théorique pour l'énergie noire. Peut-être y aura-t-il des résultats expérimentaux d'une autre manière qui nous diront que c'est vraiment la réponse à ce qu'est l'énergie noire. Donc, essayer de comprendre l'énergie noire soit par des observations cosmologiques, soit par des tests expérimentaux qui peuvent arriver au type possible de physique fondamentale de l'énergie noire. Ce sont toutes des pistes que nous pouvons explorer et essayer de distinguer entre la mort par la chaleur, Big Rip, Big Crunch – ces types d'idées qui dépendent de la dynamique d'expansion.
(37:55) En termes de quelque chose comme la désintégration du vide, si nous comprenons mieux le champ de Higgs et ses liens avec d'autres particules et d'autres champs en physique des particules, alors nous aurons une meilleure idée de savoir si oui ou non le champ de Higgs est pair capable de se décomposer de cette manière. Et si la désintégration du vide est une possibilité, comment le potentiel de Higgs change à différentes échelles. Ce sont toutes des choses qui font l'objet de recherches actives avec des expériences comme le Large Hadron Collider.
(38:22) Et puis quand on parle d'univers cycliques, là on a vraiment besoin de comprendre le début, n'est-ce pas ? Si nous obtenons plus d'informations sur l'univers très, très primitif par des observations, par une sorte d'analyse intelligente des données de l'univers primitif, en recherchant des choses comme les ondes gravitationnelles primordiales, et ce que cela pourrait nous dire sur le fait que l'inflation cosmique s'est produite ou non au début , ou grâce à une meilleure compréhension de la théorie des particules à travers des choses comme des expériences sur les particules qui pourraient nous dire si le modèle standard de la physique des particules est vraiment valide, ou quoi d'autre pourrait être sous-jacent, s'il pouvait y avoir des dimensions d'espace plus élevées ? C'est un autre aspect de cette question.
(38:59) Donc, tous ces endroits sont des endroits où nous pouvons chercher pour essayer de comprendre si les univers cycliques sont la bonne direction à prendre. Et s'il y avait quelque chose avant le Big Bang qui a créé les conditions de notre univers aujourd'hui.
Strogatz (39:11) : Il semble donc que de nombreuses voies différentes au sein de la physique fondamentale soient notre meilleure chance ici. Parlons juste du télescope Webb, parce que je suis sûr que beaucoup de gens y pensent, puisque surtout ce que vous venez de mentionner dans le dernier cas sur l'univers cyclique, c'est qu'il s'agit tellement de ce qui se passe dans l'univers primitif . Et le télescope Webb nous dit quelque chose sur l'univers primitif, mais je suppose que ce n'est pas assez tôt. Est-ce correct?
Mack (39:35): Ouais. Ainsi, le télescope Webb peut nous en dire beaucoup sur la première génération de galaxies. Et c'est super excitant pour moi personnellement, car en tant que chercheur sur la matière noire, l'impact de la matière noire sur ces premières galaxies pourrait être vraiment différent dans différents types de modèles de matière noire. Nous pourrions donc en apprendre beaucoup sur certains aspects de la physique fondamentale, sur des choses comme la matière noire, essentiellement sur l'énergie noire lorsque nous observons des galaxies très éloignées. et obtenir potentiellement une meilleure mesure de la géométrie de l'univers à mesure que nous obtenons plus de ces galaxies. Donc, nous pouvons certainement en apprendre beaucoup sur les galaxies et sur la structure à grande échelle de l'univers, nous allons obtenir des informations du JWST à partir de ce genre d'observations.
Mack (40:15): En ce qui concerne l'univers très, très ancien, cependant, ce sont vraiment des observations de choses comme le fond cosmique de micro-ondes. Donc ce genre de lumière du tout premier univers où l'univers était encore en feu. Mais il est toujours dans cette sorte de phase de rayonnement chaud, il brillait de chaleur et de rayonnement de ce plasma primordial. Et avec les télescopes à micro-ondes, nous pouvons voir cette lueur. Et cela peut nous donner des informations vraiment importantes sur l'univers très, très, très primitif.
Strogatz (40:42) : Que penses-tu du domaine de l'étude de la fin de l'univers ? Avez-vous des idées sur où cela va aller dans les 10 à 20 prochaines années ? Est-ce juste que nous allons continuer à travailler sur la physique fondamentale, et que ce sera notre meilleur espoir de vraiment faire des progrès ici ?
Mack (40:58): Je pense que c'est vrai. Je pense qu'à mesure que nous continuons à en apprendre davantage sur la nature fondamentale du cosmos, à la fois dans le sens, vous savez, de la structure du cosmos, de la forme de l'espace et du potentiel de - peut-être qu'il y a plus de dimensions de l'espace. Peut-être que l'espace et le temps émergent d'un phénomène plus abstrait. Peut-être allons-nous comprendre cela à travers des choses comme l'holographie et les trous noirs. Et il y a un tout autre domaine dans lequel nous pouvons entrer et dans lequel je ne veux pas entrer trop loin pour le moment. Vous savez, alors peut-être apprendrons-nous quelque chose sur les structures fondamentales de la réalité. Peut-être apprendrons-nous ce qu'est l'énergie noire. On apprendra peut-être ce qu'est la matière noire. Peut-être que ces choses éclaireront notre compréhension de la physique fondamentale des particules. Peut-être obtiendrons-nous plus d'informations sur l'univers très, très primitif, et nous apprendrons quelque chose sur la façon dont les conditions initiales de notre univers ont été mises en place.
(41:45) Tout cela est super excitant à sa manière, n'est-ce pas ? Chaque élément de cela est quelque chose qui serait extrêmement important pour la physique, qui révolutionnerait notre façon de penser à l'univers de manière vraiment importante. Et comme effet secondaire, nous apprendrions un peu comment notre univers pourrait se terminer, quel pourrait être notre destin ultime. Donc je pense qu'il y a très peu de gens qui sont, vous savez, vraiment, leur objectif principal est ce qui va arriver à l'univers ? Comment allons-nous finir ? En réalité, ce sont ces autres questions qui touchent à la nature fondamentale de la réalité, l'évolution du cosmos, les origines du cosmos. Et tout cela alimente ces grandes questions sur où allons-nous? Que va-t-il se passer ensuite ?
Strogatz (42:27): Merveilleux. Eh bien, nous avons discuté avec la cosmologiste théorique Katie Mack, auteur du livre La fin de tout (Astrophysiquement parlant). Merci beaucoup de vous joindre à nous aujourd'hui. Katie,
Mack (42:38): Merci de m'avoir invité. C'était une conversation vraiment amusante.
Annonceur (42: 40)
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Strogatz (42: 57): La joie du pourquoi est un podcast de Quanta Magazine, une publication éditorialement indépendante soutenue par la Fondation Simons. Les décisions de financement de la Fondation Simons n'ont aucune influence sur la sélection des sujets, des invités ou d'autres décisions éditoriales dans ce podcast, ou dans Quanta Magazine. La joie du pourquoi est produit par Susan Valot et Polly Stryker. Nos éditeurs sont John Rennie et Thomas Lin, avec le soutien de Matt Carlstrom, Annie Melchor et Allison Parshall. Notre thème musical a été composé par Richie Johnson. Remerciements particuliers à Bert Odom-Reed des studios de diffusion de Cornell. Notre logo est de Jaki King. Je suis votre hôte, Steve Strogatz. Si vous avez des questions ou des commentaires pour nous, s'il vous plaît écrivez-nous à Merci d'avoir écouté.
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