Jacob Bekenstein

Jacob Bekenstein

Jacob David Bekenstein (en hébreu : יעקב דוד בקנשטיין ; 1er mai 1947 – 16 août 2015) était un physicien théoricien mexicano-américano-israélien qui a apporté des contributions fondamentales aux fondements de la thermodynamique des trous noirs et à d'autres aspects des liens entre l'information et la gravitation.

Jeunesse et éducation

Jacob Bekenstein est né à Mexico de Joseph et Esther (née Vladaslavotsky), des Juifs polonais ayant immigré au Mexique. Il a déménagé aux États-Unis durant sa jeunesse, obtenant la citoyenneté américaine en 1968. Il était également citoyen d'Israël.

Bekenstein a fréquenté le Polytechnic Institute of Brooklyn, aujourd'hui connu sous le nom de New York University Tandon School of Engineering, où il a obtenu une licence et un master en sciences en 1969. Il a ensuite obtenu un doctorat de l'université de Princeton en 1972, sous la direction de John Archibald Wheeler.

Bekenstein a eu trois enfants avec sa femme, Bilha. Ses trois enfants, Yehonadav, Uriya et Rivka Bekenstein, sont devenus scientifiques. Bekenstein était connu comme un homme religieux et croyant, déclarant : « Je vois le monde comme un produit de Dieu ; Il a établi des lois très spécifiques et nous prenons plaisir à les découvrir par le travail scientifique. »

Carrière scientifique

Dès 1972, Bekenstein avait publié trois articles influents sur le phénomène stellaire des trous noirs, postulant le théorème de calvitie et présentant une théorie sur la thermodynamique des trous noirs. Dans les années qui ont suivi, Bekenstein a poursuivi son exploration des trous noirs, publiant des articles sur leur entropie et leur masse quantique.

Bekenstein a été chercheur postdoctoral à l'université du Texas à Austin de 1972 à 1974. Il a ensuite immigré en Israël pour donner des conférences et enseigner à l'université Ben Gourion du Néguev à Beer-Sheva. En 1978, il est devenu professeur titulaire et, en 1983, chef du département d'astrophysique.

En 1990, il est devenu professeur à l'université hébraïque de Jérusalem et a été nommé chef de son département de physique théorique trois ans plus tard. Il a été élu à l'Académie israélienne des sciences et lettres en 1997. Il a été chercheur invité à l'Institute for Advanced Study en 2009 et 2010.

En plus de conférences et de résidences à travers le monde, Bekenstein a continué à servir en tant que professeur Polak de physique théorique à l'université hébraïque jusqu'à sa mort à l'âge de 68 ans, à Helsinki, en Finlande. Il est décédé de manière inattendue le 16 août 2015, quelques mois seulement après avoir reçu le prix Einstein de l'American Physical Society « pour ses travaux révolutionnaires sur l'entropie des trous noirs, qui ont lancé le domaine de la thermodynamique des trous noirs et transformé le long effort visant à unifier la mécanique quantique et la gravitation ». Il est décédé lors d'une visite à Helsinki.

Contributions à la physique

En 1972, Bekenstein fut le premier à suggérer que les trous noirs devraient avoir une entropie bien définie. Il a écrit que l'entropie d'un trou noir était proportionnelle à l'aire de son horizon des événements. Bekenstein a également formulé la seconde loi généralisée de la thermodynamique, la thermodynamique des trous noirs, pour les systèmes incluant des trous noirs. Ces deux contributions ont été confirmées lorsque Stephen Hawking (et, indépendamment, Zeldovich et d'autres) ont proposé l'existence du rayonnement de Hawking deux ans plus tard. Hawking s'était initialement opposé à l'idée de Bekenstein au motif qu'un trou noir ne pouvait pas émettre d'énergie et ne pouvait donc pas avoir d'entropie. Cependant, en 1974, Hawking a effectué un long calcul qui l'a convaincu que des particules pouvaient effectivement être émises par des trous noirs. Aujourd'hui, cela est connu sous le nom de rayonnement de Hawking. Le directeur de thèse de Bekenstein, John Archibald Wheeler, a également travaillé avec lui pour développer le théorème de calvitie, une référence à la célèbre phrase de Wheeler selon laquelle « les trous noirs n'ont pas de cheveux », au début des années 1970. La suggestion de Bekenstein s'est avérée instable, mais elle a été influente dans le développement du domaine.

Sur la base de ses travaux sur la thermodynamique des trous noirs, Bekenstein a également démontré la borne de Bekenstein : il existe un maximum à la quantité d'information qui peut potentiellement être stockée dans une région donnée de l'espace ayant une quantité finie d'énergie (ce qui est similaire au principe holographique).

En 1982, Bekenstein a développé un cadre rigoureux pour généraliser les lois de l'électromagnétisme afin de gérer des constantes physiques inconstantes. Son cadre remplace la constante de structure fine par un champ scalaire. Cependant, ce cadre pour des constantes changeantes n'intégrait pas la gravité.

En 2004, Bekenstein a renforcé la théorie de la dynamique newtonienne modifiée (MOND) de Mordehai Milgrom en développant une version relativiste. Elle est connue sous le nom de TeVeS (pour Tensor/Vector/Scalar) et introduit trois champs différents dans l'espace-temps pour remplacer le champ gravitationnel unique.

Prix et reconnaissances

- Prix Ernst David Bergmann pour la science (Israël) en 1977

- Prix Landau pour la recherche en physique (Israël) en 1981

- Premier prix d'essai de la Gravity Research Foundation (États-Unis) en 1981

- Prix Rothschild en sciences physiques en 1988

- Élu à l'Académie israélienne des sciences et lettres en 1997

- Second prix d'essai de la Gravity Research Foundation en 2001

- Élu à l'Académie juive mondiale des sciences en 2003

- Prix Weizmann en sciences exactes (Tel Aviv, Israël) en 2011

- Prix Einstein de l'American Physical Society en 2015

Œuvres publiées

- J. D. Bekenstein, Information in the Holographic Universe. Scientific American, volume 289, numéro 2, août 2003, p. 61.

- J. D. Bekenstein et M. Schiffer, Quantum Limitations on the Storage and Transmission of Information, Int. J. of Modern Physics 1:355–422 (1990).

- J. D. Bekenstein, Entropy content and information flow in systems with limited energy, Phys. Rev. D 30:1669–1679 (1984) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Communication and energy, Phys. Rev A 37(9):3437–3449 (1988) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Entropy bounds and the second law for black holes, Phys. Rev. D 27(10):2262–2270 (1983). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Specific entropy and the sign of the energy, Phys. Rev. D 26(4):950–953 (1982). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and everyday physics, General Relativity and Gravitation, 14(4):355–359 (1982). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Universal upper bound to entropy-to-energy ratio for bounded systems, Phys. Rev. D 23:287–298 (1981). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Energy cost of information transfer, Phys. Rev. Lett 46:623–626. (1981). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black-hole thermodynamics, Physics Today, 24–31 (janv. 1980).

- J. D. Bekenstein, Statistical black hole thermodynamics, Phys. Rev. D 12:3077–3085 (1975). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Generalized second law of thermodynamics in black hole physics, Phys. Rev. D 9:3292–3300 (1974) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and entropy, Phys. Rev. D 7:2333–2346 (1973). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and the second law, Nuovo Cimento Letters 4:737–740 (1972).

- J. D. Bekenstein, Nonexistence of baryon number of static black holes, Phys. Rev. D 5:2403–2412 (1972). [citeseer]