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L'un des thèmes de prédilection de la science-fiction est le voyage dans le temps. H.G. Wells a écrit «La machine à remonter le temps» En 1895, Gaspar, le créateur d«» Anacronopeta », l’écrivit en 1887, et l’histoire met également en scène des voyages dans le temps. Charles Dickens l’a écrite. «Un chant de Noël» En 1843, une expérience a été décrite, au cours de laquelle, techniquement, une personne voyageait à la fois dans le passé et dans le futur. Notre fascination pour ce concept perdure encore aujourd'hui.
L'attrait du voyage dans le temps réside peut-être dans le fait que, dans certaines circonstances, la science le rend possible, du moins en théorie. Par exemple, nous voyageons tous dans le futur en ce moment même. Ce processus est continu, à raison d'une seconde par seconde !
Mais quand on parle de voyage dans le temps, on imagine souvent quelque chose de complètement différent, n'est-ce pas ? On pense plutôt à retourner dans le passé à dos de dinosaure, ou à voyager dans un futur lointain à dos de dinosaure robot. Alors, est-ce possible ? Voyons voir !
Dilatation du temps et horloges
La docteure Ana Alonso-Serrano a expliqué que l'espace et le temps ne sont pas des grandeurs absolues. Mathématiquement, c'est-à-dire théoriquement, on peut prendre en compte la courbure de l'espace-temps, créant ainsi une boucle fermée, ce que représente le voyage dans le temps. Mais la difficulté réside dans la transposition de ces phénomènes de la théorie à la réalité. D'un point de vue physique, il est indispensable de mieux comprendre ce phénomène avant que quoi que ce soit ne devienne réalité.
Ce que nous comprenons, et que nous pouvons même démontrer dès maintenant, c'est le principe de la dilatation du temps. L'idée sous-jacente est que le temps s'écoule différemment pour différents observateurs, selon plusieurs facteurs, dont les champs gravitationnels et le mouvement relatif. En d'autres termes, pour autant que nous puissions le comprendre sur Terre, la vitesse et la gravité influent sur le temps. Tout cela fait partie de la théorie de la relativité.
C'est là qu'intervient la notion de relativité relative. Vous avez sans doute déjà entendu dire que si vous êtes à bord d'une fusée voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière, alors, en cinq ans, l'équivalent de 36 ans s'écoulera depuis la Terre. C'est la relativité en action. Vous n'aurez jamais l'impression de voyager dans le temps. Vous vous déplacez simplement très vite. Mais par rapport aux personnes sur Terre, vous avancez dans le futur.
Un exemple amusant de ce phénomène, que nous avons pu observer dans la réalité, est la comparaison entre les jumeaux Scott et Mark Kelly. Scott a passé une année entière en orbite, voyageant à 28 000 km/h dans une gravité bien plus faible que celle subie par son frère sur Terre. À son retour, Mark semblait avoir 5 millisecondes de plus que Scott, en raison de la dilatation du temps.
Des expériences menées dans les années 1970 avec des horloges atomiques ont montré que les horloges embarquées à bord des avions effectuant des vols long-courriers différaient de celles laissées au sol après l'atterrissage. Cet écart, de l'ordre de quelques fractions de seconde, serait imperceptible pour un individu au cours de sa vie, mais il confirme la théorie d'Einstein. Des horloges plus modernes et encore plus précises l'ont depuis lors confirmé.
Du fait de leur vitesse et de leur altitude, les satellites GPS nécessitent des horloges spécialement calibrées. Ils perdent environ 38 microsecondes par jour et requièrent des ajustements constants, sans quoi ils ne fonctionneront jamais correctement sur Terre. Sans correction, ils fourniront des coordonnées avec une erreur de 10 kilomètres par jour.
Le temps s'écoule différemment selon les conditions relatives, et si nous pouvions atteindre des vitesses incroyablement élevées, l'effet serait bien plus marqué. D'après les observations de ceux que vous auriez laissés sur Terre, vous seriez transporté dans le futur. Cent ans pourraient s'écouler sur Terre, mais vous ne vieilliriez que de quelques années, voire de quelques mois, selon la vitesse atteinte.
Qu'est-ce qui nous empêche d'aller vers l'avenir ?
Le principal obstacle à l'atteinte de vitesses comparables au voyage dans le temps est la masse. Plus la vitesse augmente, plus la masse augmente également, ce qui signifie qu'il faut davantage d'énergie. C'est pourquoi rien ne peut voyager plus vite que la lumière. Déplacer de la masse à la vitesse de la lumière exigerait une énergie infinie, ce qui est tout simplement impossible. La lumière, n'ayant pas de masse, se déplace à la vitesse maximale possible.
Supposons que vous vouliez voyager à une fraction de la vitesse de la lumière. Il vous faudra tout de même beaucoup d'énergie. Pour doubler la vitesse, il vous faudra quadrupler l'énergie cinétique. Pour la tripler, il vous faudra la multiplier par neuf.
Mathématiquement, déplacer une charge utile de 50 kilogrammes à la vitesse de la lumière nécessiterait 200 billions de joules d'énergie, soit l'équivalent de la consommation énergétique quotidienne moyenne de deux millions d'Américains. Ce n'est certes pas impossible, mais ce n'est ni pratique ni facile à réaliser. De plus, une navette spatiale pèse en moyenne 2 millions de kilogrammes ; la consommation énergétique devrait donc être augmentée en conséquence.
Un autre point important concernant ce type de voyage dans le temps est qu'il s'agit d'un voyage vers un lieu précis. Si vous vouliez simplement faire le tour de l'espace et revenir sur Terre dans le futur, ce serait théoriquement possible, mais vous ne pourriez pas revenir en arrière. Voyager dans le futur à une vitesse proche de celle de la lumière est un voyage sans retour.
Vitesse et temps
En théorie, voyager à une vitesse proche de celle de la lumière est une façon d'accéder au futur. Mais de nombreuses théories du voyage dans le temps se concentrent sur le retour dans le passé. Est-ce seulement possible ? Une théorie suggère que ce serait possible en voyageant plus vite que la lumière, ce qui, comme nous l'avons expliqué, est impossible. Cependant, il ne s'agit que de spéculations théoriques ; alors, faisons l'expérience.
Pour un observateur terrestre, si vous partiez à bord d'un vaisseau supraluminique et reveniez, on verrait le vaisseau revenir, faire demi-tour, puis s'arrêter exactement à son point de départ. La situation se complique encore davantage. Mais rien de tout cela ne vous transporte réellement dans le passé. Cela garantit simplement que vous êtes toujours ici, dans l'espace, et que vous voyagez simultanément à rebours.
D'autres, comme Stephen Hawking, ont soutenu que même si le voyage dans le temps était possible, il serait impossible de se rendre à une époque antérieure à l'invention de la machine à voyager dans le temps. C'est comme dire qu'on ne pourrait jamais prendre le métro pour aller dans un endroit où il n'y a pas de station.
Voyage dans le temps sous l'influence de la gravité
Vous avez peut-être entendu dire que le temps ralentit à l'approche d'un trou noir. Même à l'horizon des événements, le temps s'arrêterait complètement. Cela n'a rien à voir avec la vitesse, mais avec la gravité. C'est le revers de la théorie de la relativité d'Einstein : plus la gravité est forte, plus le temps s'écoule lentement.
Le temps s'écoule plus lentement près du centre de la Terre et plus rapidement à mesure qu'on s'en éloigne. C'est en partie ce qui explique le fonctionnement des horloges atomiques : elles sont influencées par la gravité terrestre. Théoriquement, si nous comprenions toute la physique en jeu et disposions de la technologie nécessaire pour l'exploiter, nous pourrions utiliser un trou noir comme machine à remonter le temps. Tandis que quelques minutes s'écouleraient à l'intérieur de notre machine, des années pourraient potentiellement s'écouler à l'extérieur. Bien sûr, il faudrait simplement faire attention à ne pas se faire aspirer.
Cet effet est représenté de manière fictive dans le film Interstellar, où une planète s'approche d'un trou noir et où le temps est radicalement modifié. Cela ne se produira probablement jamais dans la réalité, mais, encore une fois, c'est théoriquement possible.
En avant contre en arrière
Il est donc possible d'avancer dans le temps de plusieurs manières. Mais reculer ? Voilà une question complexe. Les lois de la thermodynamique rendent impossible le voyage dans le temps inverse, car l'univers ne peut revenir à son état antérieur. Les choses restent identiques ou deviennent plus chaotiques avec le temps ; elles ne deviennent pas plus ordonnées, et surtout pas dans l'état où elles se trouvaient auparavant.
Le voyage dans le temps soulève un monde de paradoxes difficiles à résoudre. Prenons l'exemple du paradoxe du grand-père : si vous remontiez le temps et tuiez votre propre grand-père, empêchant ainsi la naissance de l'un de vos parents et, par conséquent, votre propre naissance, comment pourriez-vous même retourner dans le passé ?
Une tentative d'explication serait que vous n'avez évidemment pas tué votre grand-père, et que si quelqu'un l'avait fait, cette personne n'a jamais existé à nos yeux. Par conséquent, nous ne nous souvenons pas suffisamment d'elle pour savoir qu'elle est coupable. Il ne s'agit donc pas d'un paradoxe, mais simplement du fait que, même si vous l'aviez fait, vous ne l'auriez jamais su puisque vous n'avez jamais existé, et personne n'en a jamais su assez pour affirmer le contraire. Voilà qui est une énigme !
Une autre théorie, jugée mathématiquement solide par les chercheurs, suggère que tout paradoxe que l'on crée se résoudra inévitablement de lui-même par nécessité. En somme, le temps se corrige de lui-même, quoi qu'il arrive.
En pratique, la plupart des scientifiques estiment que le voyage dans le temps par les moyens traditionnels est tout simplement impossible. Il existe cependant des méthodes non conventionnelles.
Cas particuliers pour le retour
Einstein évoque une fois de plus la possibilité de voyages temporels rapides. Les trous de ver — des passages permettant à l'espace-temps de se déformer et de nous transporter dans un lieu et à une époque préexistants — constituent une possibilité théorique. Cette possibilité demeure hautement théorique, car personne n'en a jamais observé et nous n'avons aucune preuve de leur existence ; la science ne les exclut tout simplement pas.
Les trous de ver sont très appréciés en science-fiction car ils facilitent les voyages dans le temps et l'espace. Si le pont d'Einstein-Rosen semble prometteur sur le papier, nous n'avons pour l'instant que peu de preuves de son existence dans la réalité. Mais l'espace est immense, alors qui sait ? Plus important encore, tout le monde ne croit pas que, même s'ils existaient, ils pourraient servir au voyage dans le temps.
Si un trou de ver pouvait voyager dans le passé, comment fonctionnerait-il ? Une théorie suggère l’existence d’un tube spatio-temporel reliant un trou noir à un trou blanc. Mathématiquement, un trou blanc est cohérent et correspond exactement à ce que son nom indique : l’opposé d’un trou noir. Si rien ne peut s’échapper d’un trou noir, rien ne peut demeurer dans un trou blanc. Ce dernier rayonne de l’énergie, tout comme un trou noir l’absorbe.
Si un trou blanc est connecté à un trou noir, la dilatation temporelle à une extrémité pourrait entraîner un décalage significatif entre le moment où l'on entre dans le trou et celui où l'on en sort. À tel point qu'il serait possible d'en sortir avant d'y être entré.
Le principal problème ici est que, pour traverser ce trou de ver, il est nécessaire de franchir l'horizon des événements du trou noir, ce qui est techniquement impossible.
Une autre voie possible vers le passé est celle des cordes cosmiques. Ces cordes, qui représentent un « défaut topologique unidimensionnel » créé au tout début des temps, pourraient créer des courbes temporelles fermées qui, en théorie, nous permettraient de voyager dans le temps.
La corde cosmique se serait formée à l'aube de l'univers. Avec l'expansion du temps, de l'espace et de toute la matière, de minuscules fissures ou replis – des imperfections, en somme – seraient apparus dans la trame même de la réalité. Ce sont des cordes, et en théorie, elles possèdent des pouvoirs extraordinaires. Si l'on remonte à l'origine même de l'univers et que l'on parvient à trouver une telle corde, on pourrait l'utiliser pour atteindre n'importe quel point du temps.
Bien sûr, si de telles cordes existent, elles seraient incroyablement instables. Extrêmement denses et dotées d'une énergie quasi incommensurable, elles agiraient comme des lasers, tranchant tout sur leur passage, y compris les voyageurs temporels et les planètes. Pour voyager dans le temps, il faudrait apprendre à naviguer sur une telle corde avec une extrême prudence.
Si deux fils se croisent, la machine à voyager dans le temps pourra remonter le temps en les suivant.
Comme vous l'avez remarqué, le mot « théoriquement » revient souvent. Ce qui fonctionne en théorie ne fonctionne pas toujours en pratique, et nous sommes encore loin de pouvoir tout vérifier concrètement. Par exemple, détecter un trou noir avec notre technologie actuelle prendrait des siècles. Et il faudrait encore trouver comment s'y déplacer.
Le voyage dans le temps est-il possible ? Oui. Nous l'avons même prouvé en déplaçant des objets dans le futur. Mais pouvons-nous rendre visite à nos ancêtres ou voyager dans le temps, puis revenir à temps pour le dîner ? Cela semble improbable.
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