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Sciences · Grands scientifiques

Stephen Hawking

Stephen Hawking (1942-2018), physicien théoricien britannique, a montré que les trous noirs émettent un rayonnement et s’évaporent. Atteint de la maladie de Charcot, il a vécu plus de cinquante ans avec elle et popularisé la cosmologie.

Mis à jour le 4 min de lecture

Stephen Hawking est l’un des scientifiques les plus célèbres de la fin du XXe siècle. Ses travaux ont rapproché deux théories qui s’ignorent, la relativité générale et la mécanique quantique, à propos des trous noirs et de l’origine de l’Univers. Son livre Une brève histoire du temps (1988) s’est vendu à plus de dix millions d’exemplaires.

Repères chronologiques

DateÉvénement
8 janvier 1942naissance à Oxford, trois cents ans jour pour jour après la mort de Galilée
1959-1962études de physique à l’University College d’Oxford
1962doctorant en cosmologie à Cambridge
1963diagnostic de sclérose latérale amyotrophique (maladie de Charcot) ; espérance de vie annoncée de deux ans
1965épouse Jane Wilde ; thèse sur les propriétés des univers en expansion
1970avec Roger Penrose, théorèmes des singularités
1971théorème de l’aire des trous noirs
1974rayonnement de Hawking ; élu à la Royal Society à 32 ans
1979professeur lucasien
1983avec James Hartle, proposition d'« absence de bord » de l’Univers
1985perd l’usage de la parole après une trachéotomie ; utilise ensuite un synthétiseur vocal
1988Une brève histoire du temps
1995épouse Elaine Mason, son infirmière (divorce en 2006)
2007vol en apesanteur à bord d’un avion de vols paraboliques
2014film Une merveilleuse histoire du temps sur sa vie
14 mars 2018mort à Cambridge ; ses cendres reposent à l’abbaye de Westminster, entre Newton et Darwin

La maladie

À 21 ans, Hawking apprend qu’il est atteint de sclérose latérale amyotrophique, maladie dégénérative des neurones moteurs. Les médecins lui donnent deux ans. La maladie évolue chez lui exceptionnellement lentement. Il perd progressivement l’usage de ses mains, de ses jambes, puis de la parole. À partir de 1985, il communique au moyen d’un synthétiseur vocal commandé d’abord par un bouton, puis par un capteur détectant le mouvement d’un muscle de sa joue. La voix synthétique est devenue l’une des plus reconnaissables au monde.

Les théorèmes des singularités

Avec le mathématicien Roger Penrose, Hawking démontre à la fin des années 1960 que, selon la relativité générale, l’Univers en expansion doit avoir commencé par une singularité, un état de densité infinie. Le résultat appuie fortement la théorie du Big Bang. Penrose a reçu le Nobel de physique 2020 pour ses travaux sur les singularités des trous noirs.

Le rayonnement de Hawking (1974)

En 1971, Hawking montre que l’aire de l’horizon d’un trou noir ne peut jamais diminuer, ce qui rappelle l’entropie en thermodynamique. Jacob Bekenstein propose qu’un trou noir a réellement une entropie. Hawking, d’abord sceptique, cherche à le réfuter et aboutit au résultat inverse.

En appliquant la mécanique quantique au voisinage de l’horizon, il découvre en 1974 que les trous noirs ne sont pas totalement noirs : ils émettent un faible rayonnement thermique et perdent lentement de la masse jusqu’à s’évaporer.

Ce rayonnement n’a jamais été observé directement, car il est bien trop faible pour les trous noirs connus. Il pose le paradoxe de l’information : si un trou noir s’évapore complètement, l’information sur ce qui y est tombé semble disparaître, ce que la mécanique quantique interdit. Hawking a d’abord soutenu que l’information était détruite, avant de changer d’avis en 2004. La question reste débattue. Hawking n’a jamais reçu le prix Nobel, faute de confirmation expérimentale de ses prédictions.

Cosmologie quantique

Avec James Hartle, il propose en 1983 que l’Univers n’a pas de « bord » dans le temps : à l’origine, le temps se comporterait comme une dimension d’espace, si bien que la question de ce qu’il y avait « avant » le Big Bang n’aurait pas de sens, comme se demander ce qu’il y a au nord du pôle Nord. Cette hypothèse spéculative n’est pas vérifiée.

Le vulgarisateur

LivreAnnée
Une brève histoire du temps1988
Trous noirs et bébés univers1993
L’Univers dans une coquille de noix2001
Georges et les secrets de l’Univers (avec sa fille Lucy, pour la jeunesse)2007
Y a-t-il un grand architecte dans l’Univers ? (avec Leonard Mlodinow)2010
Brèves réponses aux grandes questions (posthume)2018

Il apparaît dans des séries comme Star Trek et Les Simpson. Il a aussi pris des positions publiques sur les risques de l’intelligence artificielle et du changement climatique.

Questions fréquentes

Qu’a découvert Stephen Hawking ?

Que les trous noirs émettent un rayonnement thermique et peuvent s’évaporer (1974). Avec Roger Penrose, il a aussi démontré que l’Univers en expansion décrit par la relativité générale doit avoir commencé par une singularité.

Quelle maladie avait Stephen Hawking ?

La sclérose latérale amyotrophique, ou maladie de Charcot, diagnostiquée en 1963. Il a vécu 55 ans avec elle, une durée exceptionnelle.

Stephen Hawking a-t-il eu le prix Nobel ?

Non. Le rayonnement de Hawking, sa principale découverte, n’a jamais pu être observé, et le prix Nobel récompense des découvertes confirmées. Il est mort en 2018.

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