La science d’Interstellar expliquée

Interstellar, je crois, est un chef-d’œuvre de vulgarisation scientifique auprès du grand public. Combinant excellent scénario et superbes visuels avec la science, je pense que ce film stimule à grande ampleur la curiosité scientifique du spectateur. Et comme toujours Christopher Nolan est juste génial.

Par Sinan Bingul – Traduction : Jessy Poirié

Avant de poursuivre, attention spoilers.

Le film se termine sur une incroyable découverte dans le domaine de la physique que les physiciens d’aujourd’hui rêveraient de faire. La découverte faite donc à la fin du film est communément connue sous le nom de la « Théorie du Tout ».

Dans le film on parle du travail du professeur Brand (Michael Caine), l’équation de la gravité. Mais il ne peut terminer car il a besoin de données Quanta du trou noir, mais nous viendrons à cela.

La Théorie du Tout est la tentative de combiner deux grand théories en physique que les physiciens utilisent pour comprendre la nature qui nous entoure. Ces deux théories sont la Théorie Générale de la Relativité qu’Einstein a découverte et sur laquelle est principalement construit le film Interstellar. La seconde théorie est la Théorie des Quanta.

Ces deux théories sont les meilleurs outils des physiciens pour appréhender la nature, les deux ayant été expérimentalement prouvées comme correctes plusieurs fois et notre société moderne est construite sur le développement de ces deux théories. Mais il y a un souci, c’est qu’elles ne sont pas compatibles entre elles, une équation ou une démonstration dans l’une ne s’applique pas à l’autre et il s’agit d’un grand problème.

L’espace-temps peut être plié ou courbé avec des objets possédant une masse.

Je vais d’abord expliquer la théorie de la Relativité Générale puisqu’il s’agit de la partie la plus importante du film. Cette théorie fut développée en 1916 par Albert Einstein et explique fondamentalement comment fonctionne la gravité et comment la vitesse du temps en est affectée. Einstein propose l’idée que l’espace autour de nous est un tissu qui serait comme unifié avec le temps, appelant cela l’espace-temps. L’espace-temps peut être plié ou courbé avec des objets possédant une masse et il a théorisé que la gravité est simplement des objets déformant l’espace-temps.

Interstellar - photo 2 RelativitéMais cela ne s’arrête pas là, il a proposé une relation entre la vitesse du temps qui passe et la gravité. Il a montré que lorsque la gravité augmente, comme l’espace-temps est plus courbé, le temps passe à une vitesse plus lente. Ceci est magnifiquement montré dans le film quand le groupe d’astronautes arrive sur la planète Miller où la gravité créée par le trou noir est tellement importante qu’une heure sur la planète équivaut à sept ans sur Terre, ce qui est hallucinant mais à peu près vrai. Aujourd’hui avec beaucoup de preuves expérimentales, la Relativité à été démontrée comme vraie.

Le temps est une 4e dimension supplémentaire à notre monde en 3 dimensions et l’espace-temps peut être manipulé.

Juste pour être clair, la physique des Quanta est l’étude de très petits éléments comme les atomes. De la physique à une très petite échelle peut devenir plutôt étrange et effrayante. On peut penser la Relativité comme la physique des grosses choses et la Théorie des Quanta comme la physiques des très petites choses.

Trous noirs

Ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir est un sujet qui divise les physiciens à cause du manque de données à ce propos.

Les trous noirs sont des zones de l’espace où la gravité est extrême ; où l’espace-temps est donc le plus courbé. La gravité est telle que même la chose la plus rapide qui soit, la lumière, ne peut s’en échapper une fois entrée dans le trou noir. Ce « point de non-retour » est appelé l’horizon des événements. Ce genre de gravité extrême se forme lorsque d’énormes étoiles s’effondrent et explosent dans l’espace.

Comme précisé dans le film, la donnée qui doit être collectée dans le trou noir est vraiment cruciale pour résoudre l’équation. C’est parce que les physiciens pensent que les trous noirs sont des combinaisons parfaites de la Théorie de la Relativité et de la Théorie des Quanta, parce qu’ils montrent des caractéristiques des deux théories.

Ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir est un sujet qui divise les physiciens à cause du manque de données à ce propos. Parce que rien ne peut en ressortir, il y a très peu à détecter en premier lieu. Il y a beaucoup d’explications différentes, mais le trou noir étant une 5e dimension est une idée plausible. Quand Cooper était à l’intérieur du trou noir la quatrième dimension (le temps) est devenue un concept physique, exactement comme la 2e dimension est un concept physique dans notre monde en 3 dimensions. Et comme la gravité et le temps sont connectés il a été capable de manipuler cette gravité à n’importe quelle période de temps qu’il désirait.

Interstellar - photo 4 wormholesTrous de vers

Concernant les trous de vers, il s’agit simplement de la manipulation de l’espace-temps pour voyager sur de grandes distances. Ils n’ont encore jamais été observés, mais les physiciens pensent que c’est le meilleur candidat possible pour parvenir à voyager entre les galaxies. Le Dr Kip Thorne a également déclaré que la taille et la gravité du trou de ver n’étaient pas arbitraires mais basées sur des calculs.

D’autres détails scientifiques comme les vagues géantes sont plutôt impressionnants, l’analogie pouvant être faite étant l’influence de la lune sur nos mers. Un autre très intéressant est le fait de créer une gravité artificielle en faisant tourner le vaisseau spatial circulaire. Cette rotation crée tout simplement une force centrifuge qui agit comme de la gravité dans une zone qui n’en possède aucune. Le sommeil hibernant n’est pas non plus une idée farfelue, la NASA étant en train de développer le concept afin de pouvoir envoyer des gens sur Mars.

Pour conclure, si vous n’avez pas encore vu ce film, vous manquez quelque chose d’énorme.

https://www.youtube.com/watch?v=6Ezewuv0xv4

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