Principe holographique
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2008-02-02T01:51:35Z
Necrid Master
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Le '''principe holographique''' en [[physique]] est une [[conjecture]] spéculative dans le cadre de la théorie de la [[gravité quantique]], proposée par [[Gerard 't Hooft]] puis améliorée et promue par [[Leonard Susskind]].
Cette conjecture propose que toute l'information contenue dans un volume d'espace peut être décrite par une théorie qui se situe sur les bords de cette région. Par exemple, une pièce donnée d'une maison et tous les événements qu'elle contient pourraient être modélisés complètement par une théorie qui prendrait en compte uniquement ce qui se passe au niveau des murs de cette maison. Le principe holographique dit aussi qu'il y a au plus un [[degré de liberté]] (ou une [[constante de Boltzmann]] ''k'', unité d'[[entropie]] maximale) pour chaque ensemble de quatre [[Unités de Planck|aires de Planck]], ce qui peut être écrit comme une [[limite de Bekenstein]] : <math>S \le A/4</math>, où <math>S</math> est l'entropie et <math>A</math> l'aire considérée.
== Origine du principe holographique ==
Étant donné n'importe quelle région [[espace compact|compacte]], finie de l'espace (par exemple une [[sphère]]), contenant de la [[matière]] et de l'[[énergie]], cette région s'effondrera en un [[trou noir]] si la quantité de matière et d'énergie contenue dépasse une certaine [[densité]] critique.
Théoriquement, un trou noir est connu pour posséder de l'[[entropie]], qui est directement proportionnelle à l'aire de son [[horizon (trou noir)|horizon des événements]]. Plus précisément, les trous noirs sont des objets à entropie maximale <ref>{{en}} Voir l'article de Jacob. D. [[Jacob Bekenstein|Bekenstein]], ''Universal upper bound on the entropy-to-energy ratio for bounded systems'', [[Physical Review]] DD, 23, 215 (janvier 1981, revision août 1980), disponible [http://www.aeiveos.com/~bradbury/Authors/Computing/Bekenstein-JD/UUBotEtERfBS.html ici].</ref>, de sorte que l'entropie contenue dans une région de l'espace ne peut pas être plus grande que l'entropie du plus grand trou noir qui entrerait dans ce volume d'espace (i.e. qui aurait un horizon des événements exactement de la taille de la région considérée, voir l'article détaillé [[entropie des trous noirs]]).
Une plus grande masse (contenue dans un espace donné) implique aussi une plus grande entropie. Ceci est contre-intuitif puisque l'entropie est une [[variable extensive]], directement proportionnelle à la masse, qui, elle, est proportionnelle au volume et pas à la surface.
Si l'entropie de la masse ordinaire (pas seulement les trous noirs) est aussi proportionnelle à la surface, alors cela implique que le volume lui-même est d'une certaine manière une illusion et que la matière occupe une surface, pas un volume ; et donc que l'univers est finalement un [[hologramme]] [[isomorphe]] à l'information inscrite à sa surface.<ref name="sciam">{{en}} Voir l'article de Jacob. D. [[Jacob Bekenstein|Bekenstein]], ''Information in the Holographic Universe — Theoretical results about black holes suggest that the universe could be like a gigantic hologram'', dans la [[revue]] [[Scientific American]] d'août 2003, p59, disponible [http://www.sciam.com/article.cfm?articleid=000AF072-4891-1F0A-97AE80A84189EEDF ici].</ref>.
== Limite à la densité d'information ==
L'entropie, si elle est considérée comme une mesure de l'information, peut être finalement mesurée en [[bit]]s ou [[Nat (information)|nat]]s ({{en}}[[:en:Nat (information)|nat]]). Un bit vaut ([[Logarithme naturel|ln]] 2) nats, et 1 nat corresponds à 4 [[unités de Planck|aires de Planck]]<ref name="sciam" />. La quantité totale de bits est reliée à la somme des [[degré de liberté|degrés de liberté]] de la matière et de l'énergie. Les bits eux-mêmes encoderaient ainsi l'information à propos des états de la matière et de l'énergie qui occupent l'espace donné.
Dans un volume donné, il existe une limite supérieure à la densité de l'information à propos de toutes les particules qui composent la matière dans ce volume, suggérant que la matière elle-même ne peut pas être subdivisée indéfiniment, mais qu'il devrait y avoir plutôt un niveau ultime des particules élémentaires. Les degrés de liberté d'une particule composée de sous-particules sont le produit des tous les degrés de liberté de ses sous-particules. Si ces dernières sont aussi subdivisables et ainsi de manière indéfinie, les degrés de liberté de la particule d'origine doit être infinie ; ce qui viole la limite de densité d'entropie. Le principe holographique finalement revient à dire que les subdivisions doivent s'arrêter à un certain niveau et que l'ultime particule est un bit d'information (1 ou 0).
La réalisation la plus rigoureuse du principe holographique est celle de la [[Correspondance AdS/CFT]] de [[Juan Maldacena]].
== Différentes versions du principe holographique ==
Il y a principalement deux versions du principe holographique.
=== Le principe holographique fort ===
Le principe holographique dit que l'information qui peut être obtenue d'un observateur externe à partir de la surface d'un trou noir (i.e. son horizon des événements) est proportionnelle à l'aire de cet horizon. La version «forte» de ce principe dit que l'observateur obtient l'information de quelque chose à travers la surface qui agit d'une certaine manière comme un «écran» mais qu'il existe derrière cet écran une particule qui projette l'information sur l'écran (ou la surface).
=== Le principe holographique faible ===
Contrairement au principe fort, le principe holographique faible dit qu'il n'y a pas de particule derrière l'écran et que les processus physiques de l'univers peuvent être complètement décrits par des écrans ou surfaces à travers lesquels l'information est observée.
== Notes ==
<references />
== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Trou noir]]
* [[Correspondance AdS/CFT]]
* [[Entropie des trous noirs]]
* [[Cosmologie branaire]]
* [[Limite de Bekenstein]]
* [[Théorie des cordes]]
=== Lien externe ===
* [http://www.uctv.tv/search-details.asp?showID=11140 Raphael Bousso, de l'université Berkeley, donne une présentation du principle holographique]
=== Bibliographie ===
* {{en}} Raphael Bousso, ''The holographic principle'', «[[Reviews of Modern Physics]]», vol. 74, pp. 825-874 (2002), disponible sur l'[[arXiv]]: [http://arxiv.org/abs/hep-th/0203101 hep-th/0203101].
* {{en}} Parthasarathi Majumdar, ''Black Hole Entropy and Quantum Gravity'', (1998), disponible sur l'[[arXiv]]: [http://arxiv.org/abs/gr-qc/9807045 gr-qc/9807045].
{{Portail astronomie}}
[[Catégorie:Trou noir]]
[[Catégorie:Principe physique|Hologaphique]]
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