Bon...je sais c'est un peu long mais bon,...c'est tout de même axé sur l'un de nos plus grand rêve...


lien : http://perso.wanadoo.fr/casar/VOYtemps.htm

http://www.ifrance.com/timeworld/



Science et voyage dans le temps



De manière assez étrange, les hommes de science semblent savoir "comment" se rendre à une destination qu’il n’ont pas déterminée. Alors qu’ils ne savent pas précisément "où" et "quand" se situent les époques du passé et du futur à investir, ils décrivent des moyens sophistiqués pour y parvenir.

Hyperespace, raccourcis de l’espace-temps, trous de ver, trous noirs, fontaines blanches

La plupart des tentatives d’élaboration de "réels" moyens de voyager dans le temps reposent sur la théorie de la relativité d’Einstein. Mais elles s’appuient aussi et surtout sur la "représentation graphique", géométrique, des équations du grand savant allemand naturalisé suisse, à savoir la géométrie de l’espace-temps de Minkowski. Ces diagrammes permettent de se représenter aisément en quoi consisterait un déplacement dans le temps. C’est parce qu’auparavant, ils ont permis de se représenter clairement en quoi consiste un déplacement dans l’espace et l’hyperespace.

L’hyperespace est un univers à quatre dimensions spatiales et une dimension temporelle, soit une dimension spatiale de plus que notre espace-temps quadridimensionnel.

C’est dans cet hyperespace, soit un espace-temps à cinq dimensions, que peut s’effectuer le fameux retournement complet d’une sphère.

Minkowski

Les travaux d’Hermann Minkowski constituent donc une étape importante dans notre recherche. Ce grand mathématicien fut le professeur d’Einstein. Le manque d’enthousiasme de son élève l’irritait tant qu’il surnomma Einstein "le chien paresseux". L’ironie veut que ce soit en grande partie à ce "chien paresseux" que Minkowski doit sa renommée universelle.

Minkowski a apporté une représentation géométrique aux équations d’Einstein. C’est lui qui a développé la notion d’espace-temps et la géométrie de l’espace-temps qui la décrit - on parle d’ailleurs de géométrie de l’espace-temps de Minkowski -, montrant que temps et espace formaient un "continuum" et étaient par conséquent indissociables. Tout événement doit être situé par trois coordonnées d’espace et une coordonnée de temps. De cette façon, on visualise clairement les conséquences du caractère absolu de la vitesse de la lumière. Il faut se rappeler que si Einstein a rendu relatives les notions de temps et d’espace, c’est parce que s’était révélé un nouvel absolu: la vitesse de la lumière. En effet, à la fin du 19è siècle, les expérimentateurs Michelson et Morley avaient observé que la vitesse de la lumière était identique quel que soit la vitesse du référentiel dans lequel on la mesure. Einstein tirera toutes les conséquences de cette observation en établissant que rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Les graphes de Minkowski représentent l’espace parcouru par la lumière à chaque instant "t" arbitrairement petit. Comme on peut le voir sur la figure 1 du cahier central, la distance que peut parcourir la lumière au bout de quelques secondes forme un entonnoir ouvert vers le haut pour le futur et vers le bas pour le passé. C’est très simple à comprendre. En 3", la lumière a pu parcourir 900000km vers la gauche et 900000km vers la droite - en trois dimensions, ce sera en plus vers l’avant et l’arrière et vers le haut et le bas. Plus le temps passe, plus grande est la distance qu’elle parcourt ou qu’elle peut parcourir. Donc l’entonnoir s’élargit de plus en plus avec le temps.

Dans le passé, il y a 3", la lumière pouvait avoir parcouru 900000km dans chacune des directions. Mais il y a 2", elle ne pouvait avoir parcouru que 600000km dans chacune des directions, et il y a 1", 300000km. Plus on se rapproche de l’instant présent, moins la lumière a pu parcourir d’espace, donc plus l’entonnoir se rétrécit. Mais si on recule plus loin dans le passé, plus elle peut avoir parcouru d’espace et plus l’entonnoir s’élargit.

Un objet ne pouvant se déplacer plus vite que la lumière, il ne pourra évoluer que dans les limites de l’entonnoir. Ce qui est en dehors de l’entonnoir lui est inaccessible. La ligne qui représente le parcours d’un objet est appelée ligne d’univers. Et c’est une ligne d’univers du genre temps. Pourquoi? Parce que le temps s’écoule toujours pour un tel objet. Lorsque sa vitesse augmente, son temps propre se ralentit. Lorsqu’il voyage à la vitesse de la lumière, son temps propre s’arrête et sa ligne d’univers est alors une ligne du genre lumière. La ligne d’univers d’une particule qui voyagerait plus vite que la lumière serait une ligne d’univers du genre espace. Nous verrons que des physiciens ont émis l’hypothèse de la possibilité d’existence de telles particules, qu’ils ont appelées "tachyons", même si les équations d’Einstein interdisent leur existence.

L’entonnoir, ou "cône de lumière", représente toute la surface ou l’espace parcourable par un objet ou une personne. Bien entendu, un objet ne se trouve qu’à un endroit à la fois à chaque instant. Son parcours dans le temps est donc représenté par une ligne plus ou moins droite - ou courbée, c’est selon - selon sa vitesse de déplacement.

L’univers en rotation de Kurt Gödel

Kurt Gödel est un mathématicien et un logicien contemporain d’Einstein, avec lequel il a d’ailleurs collaboré. Il est célèbre pour avoir démontré que tout système formel contenait des propositions indémontrables par le système en question.

Par ailleurs, intrigué par la théorie d’Einstein, Gödel a constaté que si l’univers est en rotation, mais pas en expansion, les cônes de lumière peuvent être inclinés de telle façon que l’on puisse voyager de cône en cône tout autour de l’univers, jusqu’à l’événement de départ. Autrement dit, on peut revenir au même endroit et au même moment d’où l’on est parti, et ceci sans jamais voyager plus vite que la lumière.

L’intéressante idée de départ de Gödel, c’est que la tendance naturelle de la force de gravitation à rassembler la matière et à la faire se détruire, pourrait être compensée par une force centrifuge provoquée par la rotation de l’univers dans son ensemble. Autrement dit, la force d’attraction gravitationnelle serait compensée par une force de répulsion centrifuge.

Tout comme chaque observateur de l’expansion de l’univers croit être au centre d’expansion de l’univers, il croit être au centre de "rotation" de l’univers.

Selon Gödel, l’espace-temps est entraîné dans la rotation de l’univers.

Prenons trois points dans l’espace de façon que les cônes de lumière qui y sont associés soient assez éloignés l’un de l’autre pour que, pendant un certain laps de temps, les trois points ne puissent rien savoir les uns des autres et a fortiori pour n’exercer aucune influence l’un sur l’autre, car l’information qu’ils se communiqueraient devrait alors traverser la partie espace et donc voyager plus vite que la lumière. Bien sûr, à un certain moment du futur, chacun des points recevra des informations de chacun des deux autres car des parties de leurs cônes se recouvriront; mais cela n’autorisera en aucune façon une quelconque influence en retour sur le passé, qui sera révolu.

Mais s’il existe une rotation assez rapide de l’univers, les cônes peuvent être si inclinés qu’ils en viennent à se chevaucher, et un point A peut aller en B ou en C sans quitter son futur, c’est-à-dire en gardant une ligne d’univers du genre temps, - autrement dit encore, sans que sa ligne du genre temps ne devienne une ligne du genre espace - soit sans devoir aller plus vite que la lumière. Si on conçoit que des cônes se succèdent tout autour de l’univers, on peut imaginer que le voyageur A reviendra à l’endroit et à l’instant de son départ après avoir fait un tour d’univers qui aura peut-être pris des millénaires d’après les horloges emportées dans le vaisseau spatial. Aujourd’hui, ce n’est pas des millénaires mais environ cent billions d’années que prendrait un tel voyage. Malheureusement, tout porte à croire que l’univers dans son ensemble n’est pas en rotation. L’hypothèse de Gödel en reste au stade de la belle construction théorique.

Le cylindre en rotation de Franck Tipler

En 1937, le physicien W.T.V. Stockum propose une solution au problème du déplacement dans le temps dans laquelle un cylindre infiniment long en rotation rapide fonctionne comme une machine à remonter le temps. Mais même s’il semble que rien n’est infiniment long dans la nature - quoique Gott[1] en 1991 émet l’hypothèse de cordes infiniment longues -, on n’a pas prouvé qu’un cylindre de dimension finie ne pourrait pas faire l’affaire.

De fait, en 1973, le physicien américain Frank Tipler proposa, dans son article "Cylindres en rotation et possibilité d’une violation globale de la causalité", une théorie qui n’exigeait plus la rotation de tout l’univers ni un cylindre infiniment long pour pouvoir créer une machine à se déplacer dans le temps. Le travail de Tipler présente le grand mérite de pouvoir servir de base sérieuse à toute réflexion future sur la possibilité de voyager dans le temps. Tipler balise en trois étapes la route qui mène à l’expression mathématique de la "machine à voyager dans le temps".

D’abord, il se demande si les équations autorisent, en théorie, des voyages dans l’espace-temps, dans lesquels le voyageur retourne à son point de départ à la fois dans l’espace et dans le temps, une partie du voyage ayant été effectuée en arrière dans le temps. La réponse est oui, comme l’a prouvé par ailleurs Gödel, et comme le prouveront d’autres physiciens comme Brandon Carter et Kip Thorne.

Ensuite, Tipler se demande si les conditions sous lesquelles on voyage dans une boucle du genre temps peuvent apparaître de manière naturelle dans l’univers. La réponse est encore oui.

Enfin, Tipler se demande si de telles conditions peuvent être réalisées "artificiellement"; à savoir s’il est possible de "construire" une machine à voyager dans le temps. La réponse est toujours oui.

Venons-en au développement des arguments de Tipler. Les points importants de sa théorie sont la rotation du cylindre et le fait que cette rotation soit à l’origine d’une singularité nue. De quoi s’agit-il? La rotation du cylindre est directement compréhensible. Par contre, la notion de "singularité nue" nécessite quelques explications. Une singularité est le point vers lequel converge tout ce qui tombe dans un Trou Noir. Aucune forme d’être ne peut résister aux forces qui sont en jeu dans la singularité. Le seul espoir de pouvoir exploiter un Trou Noir pour voyager dans le temps, c’est d’en trouver ou d’en fabriquer un dont la singularité est nue, c’est-à-dire sur laquelle la matière ne s’effondrera pas.

On peut rencontrer de telles possibilités dans la nature, soit à travers l’explosion d’un trou noir, soit quand un agrégat de matière non-sphérique s’effondre sur lui-même sous l’effet de la gravitation.

Lorsqu’une singularité[2] nue massive et en rotation rapide est prise dans un champ gravitationnel intense, les cônes de lumière qui en sont proches sont fort inclinés. Un observateur pris dans ce champ ne verra pas de modification des lois de la physique, mais un observateur éloigné oui. Lorsqu’il est incliné à plus de 45°, une partie du futur du cône se trouve dans le passé. On peut s’en rendre compte sur la figure... du cahier central. Pour un observateur extérieur, le voyageur du temps, qui peut évoluer n’importe où dans la partie "futur" de son cône, se trouve partout à la fois autour de l’orbite de la singularité nue. Le voyâgeur peut aussi descendre de plus en plus bas en spirale, dans le passé, en repassant toujours au même endroit, le long de l’axe du temps. Tout cela est bien beau, mais en réalité, on ne fait ici qu’analyser un graphe, donc les équations, dans lesquels est pris en compte "-t", donnant l’impression que le passé existe en même temps que le présent. Or, dans la réalité, le passé n’existe pas.

Mais en dehors du fait de savoir si la machine du temps existe à l’état naturel ou si elle peut être réalisée de manière artificielle, il faut bien se rendre compte qu’on ne peut remonter indéfiniment dans le passé dans ce type de machine. Seulement dans un passé qui correspond au moment de création de la machine. Par contre, tout le futur est ouvert à l’exploration, ce qui n’est déjà pas si mal et crée la situation surprenante que le futur semble être plus accessible que le passé. Pour remonter loin dans le passé, il faudrait découvrir une machine à "voyager" naturelle qui existait déjà, par exemple, au temps du Christ, des pyramides ou des dinosaures, ou même aux premiers temps de l’univers, ce que croient possible certains spécialistes de la physique quantique.

Les optimistes disent que si on n’a pas encore reçu la visite de voyageurs du temps, c’est parce qu’on n’a pas encore découvert de machine naturelle ou artificielle - artificielle, ça on le sait -, et non pas parce que le voyage dans le temps est impossible - contrairement à ce que pensait Stephen Hawking dans un premier temps.

Donc, ce dont nous avons besoin, c’est d’un cylindre massif et compact en rotation rapide. C’est la condition indispensable pour créer une singularité nue, c’est-à-dire sur laquelle ne s’effondre pas la matière qu’elle attire. Il faut que le cylindre ait 100km de long et entre 10 et 20 km de diamètre, avec une masse au moins équivalente à celle du soleil, avec une densité d’une étoile à neutrons, et il faut que ce cylindre tourne sur lui-même deux fois chaque milliseconde, soit seulement trois fois plus vite que le pulsar milliseconde, c’est-à-dire à la moitié de la vitesse de la lumière. Le pulsar, ou étoile à neutrons, est l’objet le plus dense, le plus massif, le plus compact connu. Certains tournent très rapidement.

Il existe ainsi des pulsars "milliseconde" - en fait, ils effectuent un tour toutes les 1,5 milliseconde. Mais la machine à voyager dans le temps n’est pas encore complète. Il reste encore à joindre plusieurs étoiles à neutrons pôle à pôle pour obtenir la machine de Tipler. Mais les difficultés qu’implique une telle réalisation sont innombrables, peut-être insurmontables en pratique: il faut trouver dix étoiles à neutrons; la force centrifuge développée serait si forte qu’elle disloquerait le cylindre dans sa largeur, tandis qu’il tendrait à s’effondrer sur lui-même dans sa longueur. Enfin, le champ gravitationnel de plusieurs étoiles serait si fort qu’elles s’effondreraient en un trou noir, à moins qu’un champ d’énergie plus fort que tout ce qui est connu actuellement ne maintienne les cylindres rigides. Les cordes cosmiques sembleraient tenir la corde pour maintenir les cylindres rigides et arrêter leur effondrement, et constitueraient la matière idéale pour garder ouverte assez longtemps l’entrée d’un trou de ver.

Arrêtons-nous un instant pour effectuer une petite réflexion critique autour de la nature du formalisme mathématique.

Le cône incliné est la représentation sur les graphes de la variable "-t" des équations. Les équations, et les graphes - qui ne sont que leur expression géométrique -, n’interdisent pas de manipuler "-t", c’est même ce qui fait leur intérêt, mais la représentation ne prend pas pour autant un sens réel, pas plus que la possibilité d’association des lettres BBCFBAT ne donne du sens à cette association, quoiqu’elle soit permise. De même que la possibilité de parler des fantômes ne leur confère pas l’existence.

Ce que nous voulons dire, c’est que ce n’est pas parce que le langage, mathématique en l’occurrence, permet de manipuler et de représenter le passé, que ce passé existe réellement. C’est bien pour cela que la constante que représente la vitesse de la lumière est considérée comme une limite absolue, en fonction du formalisme en usage.

Le Pont d’Einstein-Rosen

Avant d’aborder d’autres théories de voyage dans le temps , il faut évoquer les propositions de tentatives de déplacement dans l’espace à travers des raccourcis, soit le passage dans un "Hyperespace", constitué d’une quatrième dimension spatiale.

En 1936, Einstein et son collaborateur Nathan Rosen ont imaginé un raccourci dans l’espace-temps, appelé "pont d’Einstein-Rosen", pour relier deux points très éloignés dans l’univers par une incursion dans une quatrième dimension spatiale. Dans les années cinquante, le physicien John Archibald Wheeler leur donnera le nom de "Trous de Ver". Comme les Trous Noirs, les trous de ver apparaissent dans des régions de l’univers où l’espace-temps est très courbé. Ces Trous de Ver constituent l’hyperespace, la quatrième dimension, l’au-delà, l’univers parallèle dans lequel se déplacerait celui qui voyage à une vitesse supérieure à celle de la lumière et le voyageur du temps. On peut voir sur la figure... du cahier central la représentation d’un Trou de Ver.

Aujourd’hui, des physiciens quantiques - étrange entité à vrai dire - émettent l’hypothèse que des Trous de Ver apparaîtraient et disparaîtraient en permanence au niveau subatomique, dans ce que l’on appelle le "vide quantique", où surgissent des topologies, c’est-à-dire des structures de l’espace-temps, différentes de celles de notre espace-temps. Malheureusement, ces Trous de Ver microscopiques n’ont qu’une durée de vie de l’ordre du temps de Planck, c’est-à-dire extrêmement courte, et ne laissent passer des particules que de l’ordre de la longueur de Planck, c’est-à-dire extrêmement petites. Mais nous verrons que le physicien américain Kip Thorne a tenté de résoudre ce problème.

Ouvrons une parenthèse pour montrer qu’H.G. Wells avait le don d’anticiper de profondes découvertes théoriques. Dans "Un étrange phénomène", il écrit: "D’explication, il n’en est pas de probable, sinon celle qu’a émise le professeur Wade. Mais elle implique une quatrième dimension et une théorie aventurée sur les diverses sortes d’espaces. Dire qu’il y a eu un nœud dans l’espace me semble parfaitement absurde, mais peut-être est-ce parce que je ne suis pas mathématicien. Quand j’objectai que rien ne changerait ce fait, que les deux endroits sont séparés l’un de l’autre par une distance de plus de 10000 kilomètres, il me répondit que deux points peuvent être distants d’un mètre sur une feuille de papier et cependant qu’on peut les rapprocher en pliant simplement le papier". Wells connaissait-il les géométries non-euclidiennes?

Les "BGT"

Revenons à nos moutons spatio-temporels.

Dans le cadre de la théorie de la relativité, la machine à voyager dans le temps consiste en une "Boucle du Genre Temps", une "BGT". C’est une région de l’espace-temps tellement courbée qu’elle se replie sur elle-même. La question est: comment obtenir cette boucle? Nous avons vu que la solution proposée par Gödel n’est pas réaliste et que celle de Tipler ne l’est pas beaucoup plus. La notion de "Trou Noir" va peut-être nous aider à nous tirer d’embarras car le Trou Noir, sous certaines conditions, peut lui aussi constituer un raccourci dans l’espace-temps.

Le terme "Trou Noir" n’a été proposé qu’en 1967 par John A. Wheeler, spécialiste de la relativité, mais le concept précède l’élaboration de la théorie de la relativité.

En effet, l’anglais John Michell en 1783 et le français Pierre Simon de Laplace en 1796, firent l’hypothèse de l’existence de corps si massifs que la lumière ne pourrait s’en échapper. Leur raisonnement était à la fois simple et génial: il combinait le caractère fini de la vitesse de la lumière et le fait qu’il faille acquérir une vitesse suffisamment grande pour échapper à l’attraction gravitationnelle d’un corps, ce qu’on appelle la "vitesse de libération" - que calculent les ingénieurs pour permettre aux sondes spatiales de quitter l’atmosphère terrestre. Si le corps est suffisamment massif, la lumière ne pourra s’en échapper.

Les équations d’Einstein permettront de remettre au goût du jour cette idée et d’en affiner les contours. C’est ainsi que Karl Schwarzschild montra en 1915, qu’à une distance critique du centre d’une sphère très massive, ce qu’on appelle le rayon de Schwarzschild, le temps et l’espace perdent leur signification. En 1939, Robert Oppenheimer - qui dirigera l’équipe scientifique qui mettra au point la première bombe atomique, dans le projet Manhattan - et Nathan Snyder montrent qu’une étoile si dense que son rayon serait inférieur à celui de Schwarzschild s’effondrerait sur elle-même, formant un corps invisible à l’observation: un Trou Noir! En l’occurrence, il s’agit d’un Trou Noir statique vers la singularité - la singularité est le point vers lequel converge tout ce qui tombe dans le Trou Noir - duquel converge toute matière qui traverse son horizon des événements; seul cet horizon des événements, cette frontière, peut-être observé de l’extérieur. Mais un Trou Noir statique ne possède pas de Boucle du Genre Temps.

Comment donc en faire une machine à se déplacer dans le temps? D’abord en se servant du Trou Noir pour créer un raccourci de l’espace-temps. C’est ici qu’il faut rappeler que le temps des équations est réversible. Si au temps positif correspond un Trou Noir, au temps négatif doit correspondre l’inverse du Trou Noir: un Trou Blanc - troublant! -, ou plutôt une "Fontaine Blanche". En effet, alors que toute matière est engloutie par le Trou Noir, la Fontaine Blanche rejette la matière. Il s’agit alors de coller un Trou Noir à une Fontaine Blanche dans notre univers pour créer un "Trou de Ver", autrement dit un pont spatio-temporel. Mais ce n’est que la première étape dans l’élaboration de notre machine à voyager dans le temps, car le Trou de Ver constitue un raccourci spatial, pas encore un raccourci temporel.

La deuxième étape consiste à remorquer l’entrée du Trou de Ver pour créer un décalage temporel avec la sortie. Place à Kip Thorne et au Consortium.

Kip Thorne et le Consortium

On ne peut parler de l’apport de Kip Thorne dans la réflexion sur la possibilité de se déplacer dans le temps sans parler du "Consortium".

Le Consortium est constitué de sept chercheurs répartis sur deux continents et qui réfléchissent à la façon de concevoir une machine à voyager dans le temps. Les deux plus connus d’entre eux sont le physicien américain Kip Thorne et le physicien russe Igor Novikov. Suite à la demande de l’écrivain Carl Sagan[3] à Kip Thorne de lui proposer un moyen scientifiquement valable de voyager dans l’espace à travers un raccourci de l’espace-temps, Thorne et Novikov se rendent compte que, sous certaines conditions, ce raccourci peut constituer une "Boucle du Genre Temps", autrement dit une machine à voyager dans le temps.

La solution proposée par Kip Thorne et ses étudiants Michael Morris et Ulvi Yurtsever consiste à laisser fixe l’extrémité fontaine blanche du collage "trou noir-fontaine blanche" que nous avons évoqué plus haut, et à éloigner ou à faire zigzaguer l’extrémité trou noir à une vitesse juste inférieure à celle de la lumière.

La théorie de la relativité nous a appris que le temps propre d’un objet qui voyage à une vitesse proche de celle de la lumière est ralenti. Par conséquent, l’extrémité Trou Noir en mouvement verra sont temps propre ralentir par rapport à celui de l’extrémité Fontaine Blanche: "L’écoulement du temps ne doit donc pas être le même pour les deux bouches. D’un autre côté, vues de l’intérieur du trou, elles sont au repos l’une par rapport à l’autre, ce qui veut dire que l’écoulement du temps doit être le même pour les deux bouches", dit Thorne.

Nous avons donc deux bouches d’un Trou de Ver, l’une fixe, l’autre en mouvement dans l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière. La longueur du tunnel à travers l’hyperespace, c’est-à-dire le pont qui relie les deux bouches, a une longueur constante de 30cm.

Représentons-nous ce que cela signifie à travers l’aventure imaginée par Kip Thorne lui-même.

Le 1/01/2000 à 9 heures du matin, le vaisseau de la famille Thorne part dans l’espace avec, à son bord, Carolee, la femme de Kip Thorne, et une des bouches du Trou de Ver. Pendant tout le voyage, Thorne tient la main de sa femme à travers le Trou de Ver, qui, rappelons-le, ne mesure que 30cm, et regarde, par le Trou de Ver, sa propre main et sa tête passer à travers l’autre bouche, statique, du Trou de Ver. Bientôt, il voit, à travers ce trou, sa femme de retour dans le jardin ce 1/01/2000 à 21 heure, soit après 12 heures de voyage d’après la montre de Carolee.

Pourtant, à 21h01’, lorsqu’il sort la tête du trou et regarde par la fenêtre, il Kip Thorne découvre une pelouse vide. Mais avec un télescope assez puissant, il voit dans le ciel le vaisseau de son épouse au tout début de son voyage, qui va durer dix ans selon sa montre à lui. Et effectivement, le 1/01/2010, le vaisseau atterrit dans le jardin des Thorne avec une Carolee seulement plus vieille de 12h, alors que Kip a vieilli de 10 ans. "C’est le "paradoxe des jumeaux" bien connu: pour le "jumeau" ultrarapide qui s’en va puis revient [Carolee], le voyage ne dure que 12 heures, tandis que celui qui reste sur terre [moi] doit attendre 10 ans le retour de son "jumeau"", rappelle Thorne.

Que voit sa femme Carolee? Pendant le voyage, elle tient la main de son mari et voit sa tête en 2000. De même, Thorne se voit dix ans plus jeune. S’il glisse dans la bouche du vaisseau, il émerge par l’autre bouche le 1/01/2000 à 21h. De la même façon, si le "jeune moi-même traverse le trou de ver le 1/01/2000, il émergera de l’autre bouche le 1/01/2010. Passer dans une direction par le trou de ver me ramène dix ans en arrière, passer dans l’autre direction m’expédie dix ans en avant". Mais n’oublions pas qu’il est impossible de remonter le temps avant le 1/01/2000 à 9h, soit avant le moment où le Trou de Ver est devenu une machine temporelle, une Boucle du Genre Temps.

Un problème important dans la réalisation d’une Boucle du Genre Temps consiste à maintenir le Trou Noir ouvert assez longtemps pour permettre au voyageur d’y plonger et de traverser le pont jusqu’à la Fontaine Blanche. Tout ce qui est nécessaire, selon Thorne, c’est un champ gravitationnel fort, soit un corps suffisamment massif, par exemple une planète, qui évoluerait à proximité de la bouche du Trou Noir et l’entraînerait dans sa course par attraction gravitationnelle, comme un âne suit la carotte qu’on lui met sous le nez. Une autre façon de procéder serait d’ajouter à la bouche du Trou Noir une quantité suffisante de charge électrique et de l’entraîner à l’aide d’un champ électrique. Mais ce n’est pas tout. Nous avons vu que la théorie de Tipler nécessitait l’existence de matière exotique. C’est une possibilité qu’envisage aussi Thorne pour maintenir ouverte la bouche du Trou de Ver.

Cette matière exotique est de l’énergie négative; elle permettrait d’annuler l’énergie positive qui pousse la bouche à se refermer sur elle-même, pour aboutir à un état stable où l’énergie globale est nulle. Il est important de préciser qu’il s’agit ici de matière négative et non d’antimatière. En effet, la composition "matière + antimatière" provoquerait une explosion et un dégagement d’énergie considérable, ce qui aurait des conséquences fâcheuses pour le voyageur du temps, tandis que l’association matière positive-matière négative est sans danger pour lui.

Il reste, après avoir entraîné une des bouches du trou de ver à une vitesse proche de celle de la lumière, à la ramener à proximité de l’autre bouche, qui est restée statique. Peu importe qu’il s’agisse d’un voyage lointain ou circulaire, pourvu qu’une différence de temps suffisante soit marquée entre les horloges des deux référentiels. La bouche mobile - à nouveau fixe -, est plus jeune que la bouche statique.

Enfin, ce qui préoccupe Thorne et le Consortium, et c’est ce qui les démarque des physiciens qui les ont précédés dans ce type de réflexion, ce n’est pas seulement l’aspect pratique lié à la réalisation d’une machine à voyager dans le temps. Ils ont aussi le souci d’établir un ensemble logique d’équations qui préserve les bases physiques des fameux paradoxes liés au voyage dans le temps, pour éviter de violer les lois de la causalité. Nous développerons et analyserons leurs arguments dans la dernière section de cet essai.

Le Consortium s’efforce de résoudre les problèmes physiques et logiques liés au déplacement dans le temps à travers une "B.G.T.", une Boucle du Genre Temps. Le Consortium n’affronte pas les situations impliquant des êtres humains, mais celles qui font intervenir des objets, en l’occurrence des boules de billard, et apporte sa contribution à la résolution des paradoxes de la causalité. La situation étudiée par Thorne et ses étudiants leur a été proposée par le professeur Polchinski. Le professeur Polchinski leur décrit la situation suivante: il imagine un Trou de Ver converti en machine à voyager dans le temps, dont les deux bouches se trouvent à proximité l’une de l’autre dans notre univers et pas seulement dans l’hyperespace.[4] Une boule de billard entre dans une bouche, remonte le temps et ressort par l’autre bouche avant d’être entrée dans la première, et se heurte elle-même plus tôt, s’empêchant donc d’entrer dans la première bouche, et de se heurter elle-même. Soit une variante du paradoxe du matricide pour objets inanimés. La question est: peut-on trouver des solutions aux équations qui autorisent la boule à se toucher elle-même sans s’empêcher de rentrer dans le trou de ver?

La réponse est: oui!

Voyons en quoi consiste cette expérience.

Kip Thorne et son équipe imaginent qu’ils ont réussi à maîtriser un Trou de Ver et à en faire une machine à voyager dans le temps. Ils lancent une boule de billard vers le Trou de Ver:

la boule part seule, rentre dans une bouche du Trou de Ver et ressort 15’ plus tôt par l’autre bouche du Trou de Ver pour se croiser elle-même avant qu’elle ne rentre dans la bouche.

La boule se touche elle-même plus jeune, dévie la trajectoire de son clone plus jeune, mais pas suffisamment pour l’empêcher d’entrer dans la bouche du Trou de Ver.

Par conséquent, le processus se poursuit et la logique est respectée.

Cette expérience de pensée conduit le Consortium à affirmer que l’univers n’autorise que les solutions aux équations qui sont auto-consistantes, logiques. Cette façon de voir les choses est positive à deux niveaux. D’abord, parce que, si tout est permis, plus de physique possible. Ensuite, parce que la physique de la vie quotidienne a l’habitude de tomber sur des solutions mathématiquement mais non physiquement possibles, et elle n’en tient pas compte.

Par ailleurs, le Consortium a toujours trouvé une solution auto-consistante à une situation qui présente une solution paradoxale. Il se présente même parfois une infinité de solutions auto-consistantes, ce qui rappelle les situations rencontrées dans le monde quantique. Rappelons que l’objet de la physique quantique, ce sont les "ondes de probabilité", c’est-à-dire les chances de trouver tel "élément" à tel endroit ou à tel moment. L’objet de la physique quantique n’a pas "une trajectoire" comme en physique classique, mais se "répartit" entre plusieurs trajectoires ayant chacune une probabilité d’être la bonne. C’est pourquoi on peut alors utiliser le calcul de Feynman de "somme sur les histoires" - histoire pour trajectoire - qui permet de déterminer les solutions les plus probables dans une situation donnée.

Cette méthode a un double mérite:


ce calcul tient compte des solutions auto-inconsistantes, dont la contribution est si faible qu’elle n’influence pas réellement le déroulement de l’expérience.


d’une certaine façon, la boule de billard est consciente de tous les chemins possibles pour elle. Or le possible, c’est le futur. Et il y a beaucoup plus de possibilités de trajectoires avec la présence de la bouche du Trou de Ver, c’est-à-dire d’une machine à voyager dans le temps, hypothèse de travail du Consortium, que sans elle[5]. Kip Thorne dit qu’un calcul sur le comportement possible de la boule avant même la construction d’une machine à voyager dans le temps devrait nous indiquer si la construction de la machine sera possible ou pas, d’après le nombre de trajectoires possibles révélées par le calcul. C’est donc comme si le futur influençait le comportement de la boule. Le futur, c’est le fait qu’il y ait un Trou de Ver ou pas. Selon le nombre de trajectoires qu’est susceptible d’emprunter la boule, on peut déterminer l’existence future ou non d’un Trou de Ver: "C’est un trait tout à fait général de la physique quantique avec des Boucles du Genre Temps", souligne Kip Thorne.

Quant à lui, Igor Novikov propose une adaptation à la physique, du principe de la sélection naturelle: "S’il y a à un problème une solution non auto-consistante et une autre auto-consistante, la nature choisira l’auto-consistante".

Thorne et ses étudiants n’affrontent pas la question du libre-arbitre, quoiqu’elle fût au centre des critiques les plus vigoureuses après la publication de leur article: "Trous de ver, machine à voyager dans le temps et condition faible de l’énergie". Ils se contentent d’analyser le comportement d’objets simples inanimés voyageant dans le temps, telles des ondes électromagnétiques. Ils en concluent qu’aucun paradoxe insoluble n’y est lié et affirment même qu’il n’y aura aucun paradoxe insoluble pour aucun objet inanimé.

Pour Kip Thorne, "Ces deux situations [celle où la boule de billard dévie tellement la trajectoire de son clone qu’il ne peut pénétrer dans la bouche du Trou de Ver, et celle où Kip Thorne remonte dans le temps tuer sa mère] n’ont aucun sens... il est donc totalement impossible que la boule de billard ou moi puissions remonter le temps et changer nos propres histoires". Mais Thorne affirme cela au nom de la cohérence des lois de la physique au niveau classique, pas au niveau quantique.

Or ne s’agit-il justement pas de le "démontrer". La solution que propose Kip Thorne consiste à tenir compte des "conditions initiales d’un phénomène: "Pour des conditions initiales exactes (position et vitesse de la boule) qui conduisent au paradoxe de Polchinski, existe-t-il d’autres trajectoires de la boule qui... soient des solutions logiquement cohérentes avec les lois de la physique qui gouvernent les boules de billard classiques?". Les calculs montrent qu’il existe deux prédictions privilégiées valables, ainsi qu’une infinité d’autres moins probables mais tout aussi valables. Mais Thorne et ses collaborateurs ne démontrent pas "physiquement" pourquoi la solution auto-cohérente est choisie plutôt qu’une solution auto-contradictoire. C’est comme répondre à la question: Pourquoi existons-nous? par "Parce que nous existons" ou plutôt par "Parce que nous ne pouvons pas ne pas exister", "Parce que tout porte à croire - les probabilités, mais quelles probabilités? - que nous ne pouvons pas ne pas exister". En réalité, Kip Thorne et son équipe répondent "par la bande" à la question soulevée par le professeur Polchinski. Les calculs de la physique quantique viennent à leur secours pour déterminer quelle solution sera choisie. Ils s’en satisfont, mais ils reconnaissent que les "lois de la gravité quantique nous cachent la réponse à la question de savoir si les Trous de Ver peuvent réellement être convertis en machine à remonter le temps". En fin de compte, Kip Thorne reste très sceptique.

Sur la question du déterminisme pur impliqué par la résolution des paradoxes du matricide et de la causalité, le Consortium émet une idée intéressante. Selon la physique classique, même hors des Boucles du Genre Temps, le monde est déterministe. "Ce qui se passe à un instant donné est entièrement déterminé par tout ce qui s’est passé avant (ou après)". Donc le voyage dans le temps ne s’oppose pas plus au libre-arbitre que ne le fait un événement classique.

Rappelons la différence essentielle entre le monde classique, macroscopique, et le monde quantique, sub-microscopique.

Kip Thorne et son équipe imaginent qu’ils ont réussi à maîtriser un Trou de Ver et à en faire une machine à voyager dans le temps. Ils lancent une boule de billard vers le Trou de Ver: La boule part seule, rentre dans une bouche du trou de ver et ressort 15’ plus tôt par l’autre bouche du Trou de Ver pour se croiser elle-même avant qu’elle ne rentre dans la bouche. La boule croisée n’est pas la même que la boule initiale, puisque celle-ci était seule. La boule croisée rentre dans le trou et ressort 15’ plus tôt pour suivre celle qui se croise elle-même. Cette boule croisée n’est pas la même que la boule initiale qui était seule, ni que la seconde boule qui n’était croisée que par une seule boule. La boule croisée par deux boules rentre dans le trou et ressort 15’ plus tôt pour suivre celle qui suit celle qui se croise elle-même. Cette boule croisée n’est pas la même que la boule initiale qui était seule, ni que la seconde boule qui n’était croisée que par une seule boule, ni que la troisième boule qui n’était croisée que par deux boules. Et ainsi de suite à l’infini. On a donc une boule croisée par une infinité d’elle-même.

SUMMARY

ãAll rights reserved, CHRONOSCOPEâ

[1] En 1991, J.R. Gott a montré que l’espace-temps formé par deux cordes cosmiques infiniment longues qui se croisent mutuellement à une vitesse proche de celle de la lumière, contient des Boucles du Genre Temps. Malheureusement, on se rendit compte en 1992 qu’il n’y a pas assez d’énergie disponible dans l’univers pour construire une BGT de Gott.

[2] La singularité est le coeur du Trou Noir. Toute matière qui tombe dans le Trou Noir converge vers ce point de densité infinie et est irrémédiablement disloquée. Une singularité "nue" présente l’avantage de laisser son intégrité à la matière qui tombe vers elle.

[3] Pour son livre Contact dont un film a été tiré en 1997.

[4] On peut tout de même se poser la question essentielle de savoir si le trou de ver dont la bouche mobile s’est fixée reste une Boucle du Genre Temps.

[5] Se reporter à la Section Science.

Conclusions paradoxes (voyage dans le temps)

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deuxieme fichier envoyé par Catherine RIXAIN LZ 6/09/01

Arguments contre

Recensons les arguments qui rendent improbable ou impossible le voyage dans le temps à volonté à n’importe quelle époque.

Nous avons vu que le temps donne son sens à l’hypothèse du déplacement dans le temps, mais que si le voyage est possible, il ôte son sens au temps, ce qui a pour conséquence de rendre "insensé" le déplacement dans le temps.

Pour Christian Grenier, "le voyage temporel souffre de certaines contradictions avec la logique la plus élémentaire, ce qui l’écarte du domaine scientifique". (La S.-F., lectures d’avenir?)

"Une barrière se dresse, celle de la logique voulant qu’on ne puisse à la fois être ici ou ailleurs", complète Van Herp.

La simple possibilité du voyage est un paradoxe et modifie le cours des événements, contrairement à ce que pense Watzlawick: "Il revient en arrière de quinze ans (ce qui lui prend, disons, quelques minutes), arrête la machine et en sort, se remettant ainsi dans le cours du temps... en un point où il a lui-même quinze ans. S’il se contente de regarder alentour sans susciter aucun effet - à savoir, sans s’insérer d’aucune manière dans la causalité par une action ou une communication - il ne se produira rien d’étrange. Mais dès qu’il commencera à interagir, des conséquences amusantes et déconcertantes s’ensuivront."

Justement, par sa simple présence, le voyageur du temps interagit, comme aurait pu le découvrir Bradbury s’il avait été jusqu’au bout de son raisonnement, ne voyant pas qu’une apparition soudaine dans le monde est au moins aussi perturbatrice que le fait d’écraser un papillon.

Les paradoxes provoqués par un acte volontaire ou involontaire du voyageur constituent bien sûr un nouvel argument contre la possibilité du déplacement dans le temps: paradoxes du matricide et de la connaissance en sont les meilleurs exemples.

Les arguments les moins puissants contre la possibilité de voyager dans le temps consistent à dénigrer l’intérêt du déplacement dans le temps parce que le court-circuit temporel, le déterminisme absolu, la surimpression infinie ou la démultiplication temporelle n’offrent pas de perspectives très réjouissantes à l’individu qui veut explorer le passé ou le futur.

Les frères Igor et Grichka Bogdanoff ont proposé un argument plus intéressant: "Si le voyage vers le passé avait été inventé quelque part dans le futur, nous aurions déjà sûrement reçu la visite d’un homme de l’avenir". C’est un argument qu’a avancé Hawking en disant que "La meilleure preuve qu’un voyage dans le temps est impossible est que nous n’avons pas été envahis de hordes de touristes du futur", et que j’ai développé indépendamment dans un article au milieu des années 80 et dans lequel je développe l’argument de la perte d’identité du temps.

Hawking pense aussi que la nature a horreur des machines à remonter le temps. C’est une idée qu’il développe dans sa conjecture de "protection chronologique" selon laquelle les lois de la physique interdisent les machines à remonter le temps: "chaque fois que quelqu’un essaye de faire une machine à remonter le temps, et quel que soit le dispositif utilisé à cet effet (un trou de ver, un cylindre en rotation, une "corde cosmique", ou quoi que ce soit d’autre), juste avant que le dispositif ne devienne une machine temporelle, un faisceau de fluctuations du vide le traverse et le détruit". Hawking a démontré que des fluctuations de champs quantiques deviendraient infinies au voisinage d’une bouche de trou de ver - l’argument de la surimpression temporelle infinie démontre la même chose par un raisonnement de logique pure -, empêchant la formation de Boucles du Genre Temps ou détruisant le voyageur qui s’approcherait d’une Boucle du Genre Temps. Hawking dit avec humour que son hypothèse "permet de garder le monde sûr pour les historiens".

Les frères Bogdanoff avancent un autre argument pour infirmer la possibilité du voyage: "L’entropie (c’est-à-dire le désordre) d’un système ne peut aller qu’en augmentant; autrement dit, ce que nous nommons "écoulement du temps" n’est qu’une fonction directe de l’entropie à laquelle tous les systèmes (biologiques ou non) sont soumis. Comme il est impossible de réduire l’entropie d’un système, il serait également impossible d’inverser le temps et, a fortiori, de voyager dans le passé", (Clefs pour la science-fiction).

Revenons enfin à l’hypothèse de la démultiplication temporelle pour constater qu’elle nous révèle par l’absurde l’importance du principe d’économie de la nature et la pertinence et l’actualité de la remarque de Leibniz selon laquelle nous évoluons dans "le meilleur des mondes possibles". Il semble qu’un univers sans possibilité de se déplacer dans le temps soit le meilleur des mondes possibles, car il présente l’optimum d’existence.

Arguments pour

Recensons à présent les arguments qui rendent probable ou même possible le voyage dans le temps à volonté à n’importe quelle époque.

Contre l’argument de Van Herp, on peut faire remarquer que la barrière de la logique voulant qu’on ne puisse à la fois être ici ou ailleurs, n’est en réalité qu’un axiome, sur quoi "repose" la logique. Un axiome ne peut être démontré. Il n’enfreint donc pas la logique. Et puis, Kurt Gödel, avec son théorème d’incomplétude, n’a-t-il pas ouvert la voie à une remise en question fondamentale de la logique?

Contre l’argument de Hawking mettant en avant les risques de fluctuations infinies de champs quantiques lors de la création de la machine à voyager dans le temps, Deutsch et Lockwood répondent que les infinis, dont on sait qu’ils sont la hantise des physiciens et des mathématiciens, révèlent simplement une insuffisance de la théorie.

Deutsch et Lockwood infirment aussi l’argument d’Hawking sur l’absence d’invasion de hordes du futur car le trou de ver ne permettrait de remonter dans le temps que jusqu’à l’époque de sa création et pas au-delà.

Deutsch et Lockwood répondent aussi qu’il existe peut-être actuellement des Boucles du Genre Temps exploitées par une civilisation extraterrestre, mais que celle-ci n’a pas forcément envie de venir nous voir dans son passé. Et même alors, ils n’aboutiraient que dans certaines copies de notre passé. Et puis, le voyageur du temps n’est pas obligé de crier sur tous les toits qu’il est un voyageur du temps.

Pour Deutsch et Lockwood, "Si la théorie des univers multiples est exacte, alors toutes les objections habituelles au voyage temporel sont fondées sur des modèles erronés de la réalité physique. Quiconque rejette l’idée d’un voyage temporel doit formuler un nouvel argument, scientifique ou philosophique".

Hawking lui-même est revenu sur ses premières déclarations et a récemment affirmé dans la presse qu’il envisageait à présent la possibilité de voyager dans le temps.

Contre l’argument "entropique" des frères Bogdanoff, on objectera que rien n’interdit une inversion locale de l’entropie, l’existence de la plus infime particule en est un témoignage; or il s’agit précisément, dans le cas du voyage, d’une modification locale du temps, soit le temps propre du voyageur.

L’affirmation d’Einstein: "Nous, qui croyons en la physique, savons tous que la distinction entre passé, présent et futur n’est qu’une illusion, même si elle est tenace, vient renforcer l’idée que le temps n’a pas l’identité que nous lui accordons, et donne donc du poids à l’hypothèse de la possibilité du déplacement dans le temps.

L’interprétation de Wheeler des diagrammes de Feynman va dans le même sens. Rappelons que cette interprétation consiste à voir le réel comme une seule ligne d’univers extrèmement complexe déjà réalisée, c’est-à-dire pour laquelle ne s’écoule pas le temps. Le sentiment d’écoulement du temps serait une illusion liée à notre perception du réel.

Nous pensons ici au dessinateur Escher qui est parvenu à représenter des "figures impossibles". C’est un peu ce qui se produit avec les représentations mathématiques du réel et les récits de voyage dans le temps.

Pour Rudy Rucker, les raisons d’écarter le voyage dans le temps reposent sur un a priori: "Il ne peut apparaître de contradictions dans le monde; le voyage dans le temps et le voyage SL (supraluminique) conduisent à des contradictions; donc il ne peut y avoir de voyage dans le temps et de voyage supraluminique dans notre monde".

Cet argument présente pour Rucker trois points faibles.

1. Le monde lui-même est paradoxal

2. Il pourrait exister une "police du temps" qui empêcherait l’utilisation de la machine pour créer un paradoxe.

3. Il existe la possibilité des univers multiples, même si "... bien sûr, strictement parlant, un voyage dans un monde parallèle n’est pas du tout un voyage dans le temps".

"A un certain niveau, ces paradoxes sont un peu plus que des divertissements intellectuels".

Rucker ajoute que la relativité affirme qu’il n’y a pas de temps ni d’espace absolu. Or le voyage dans le temps exige un temps et un espace absolus. Par conséquent, le voyage dans le temps semble d’emblée interdit par la physique moderne. Mais outre le fait qu’il existe des lois de transformation qui permettent de passer d’un système de coordonnées, ou référentiel, à un autre, la relativité autorise le voyage dans le passé jusqu’à une certaine limite, et dans le futur de façon illimitée, comme nous l’avons vu à la section science. La relativité se contredirait-elle elle-même?

Pour Lewis, le voyage est possible. Les paradoxes prouvent seulement que le monde où le voyage serait possible serait de manière fondamentale plus étrange que celui que nous croyons être le nôtre. Il est le plus ardent défenseur d’un auteur comme Heinlein dont il trouve le récit "Vous les zombies" auto-consistant.

Ce qui pose problème dans le voyage dans le temps, ce sont les paradoxes qu’il génère. Un raisonnement par l’absurde consiste à dire: le réel ne peut s’accommoder des paradoxes; or le réel existe; donc les paradoxes n’existent pas et le voyage dans le temps non plus. Mais le réel n’est cohérent qu’en apparence, il est fondamentalement irrationnel, comme nous le suggèrent la physique quantique, et la pure logique elle-même. Donc, la possibilité du déplacement dans le temps est en parfait accord avec la réalité.

L.M. Krauss, dans "The physics of Star Trek", émet un argument de bon sens: "Tant que ce n’est pas réfuté par le cadre scientifique, cela reste du domaine du possible". C’est ce que souligne aussi J. Gribbin dans "In search of the edge of time".

"Quel que soit le type de courbure d’espace-temps, les équations d’Einstein nous disent exactement quelle distribution de matière et d’énergie doit se manifester. La question est alors: un tel type de distribution de matière et d’énergie est-il possible?".

Enfin, admettons que la possibilité du voyage dans le temps constituerait une explication pratique aux disparitions mystérieuses qui se sont produites tout au long de l’histoire.