Sixième leçon. Les probabilités, le temps et la chaleur des trous noirs

Outre les grandes théories qui décrivent les constituants élémentaires du monde, dont j’ai parlé jusqu’ici, il y a un grand château dans la physique dont la nature est un peu différente. Cela peut paraître étrange, mais ce monument est né de la question : « Qu’est-ce que la chaleur ? »
Jusqu’à la moitié du xixe siècle, les physiciens tentaient de comprendre la chaleur en la traitant comme une sorte de fluide, le « calorique », ou bien comme deux fluides, le froid et le chaud, mais cette idée était erronée. Et puis Maxwell et Boltzmann ont compris. Ce qu’ils ont compris est sublime, étrange et profond, et nous emmène vers des continents encore inexplorés.
Ce qu’ils ont compris, c’est qu’une substance chaude n’est pas une substance chargée d’un fluide calorique. C’est une substance dont les atomes bougent plus rapidement. Les atomes et les molécules, des petits groupes d’atomes liés entre eux, sont constamment en mouvement. Ils courent, vibrent, rebondissent, etc. L’air frais est un air où les atomes, ou plutôt les molécules, courent moins vite. L’air chaud est un air où les molécules courent plus vite. Simple et beau. Mais l’histoire ne s’arrête pas là.
La chaleur, comme nous le savons, se déplace toujours des choses chaudes vers les choses froides. Une cuillère froide plongée dans une tasse de thé chaud devient chaude elle aussi. Un jour d’hiver, si nous ne nous couvrons pas bien, nous perdons rapidement notre chaleur et nous nous refroidissons.Pourquoi la chaleur va-t‑elle du chaud vers le froid et non l’inverse …