Divulgation cosmique

Le voyage dans le temps est possible avec un objet à la masse infinie

Gaurav Khanna - Professeur de physique, UMass Dartmouth

Le concept de voyage dans le temps a toujours captivé l’imagination des physiciens et des profanes. Mais est-ce vraiment possible ? Bien sûr que c’est le cas. Nous le faisons en ce moment, n’est-ce pas ? Nous voyageons tous dans le futur une seconde à la fois.

Mais ce n’était pas ce que vous pensiez. Pouvons-nous voyager beaucoup plus loin dans le futur? Absolument. Si nous pouvions voyager près de la vitesse de la lumière, ou à proximité d’un trou noir, le temps ralentirait nous permettant de voyager arbitrairement loin dans le futur. La question vraiment intéressante est de savoir si nous pouvons voyager dans le passé.

Je suis professeur de physique à l’Université du Massachusetts à Dartmouth, et j’ai entendu parler pour la première fois de la notion de voyage dans le temps à l’âge de 7 ans, dans un épisode de 1980 de la série télévisée classique de Carl Sagan,  » Cosmos « . J’ai alors décidé qu’un jour, j’allais poursuivre une étude approfondie de la théorie qui sous-tend des idées aussi créatives et remarquables : la relativité d’Einstein. Vingt ans plus tard, j’ai émergé avec un doctorat. dans le domaine et ont été un chercheur actif dans la théorie depuis.

Un de mes doctorants a publié un article en 2018 dans la revue Classical and Quantum Gravity qui décrit comment construire une machine à voyager dans le temps à l’aide d’une construction très simple.


Courbes temporelles fermées

La théorie générale de la relativité d’Einstein permet la possibilité de déformer le temps à un tel degré qu’il se replie sur lui-même, ce qui entraîne une boucle temporelle. Imaginez que vous voyagez le long de cette boucle ; cela signifie qu’à un moment donné, vous vous retrouvez à un moment dans le passé et recommencez à vivre les mêmes moments depuis, encore une fois – un peu comme du déjà-vu, sauf que vous ne vous en rendez pas compte.

Ces constructions sont souvent appelées «courbes fermées de type temps» ou CTC dans la littérature de recherche, et communément appelées «machines à voyager dans le temps». Les machines à voyager dans le temps sont un sous-produit de schémas de voyage efficaces plus rapides que la lumière et leur compréhension peut améliorer notre compréhension du fonctionnement de l’univers.

Ici, nous voyons une boucle temporelle. Le vert montre le chemin court à travers le trou de ver. Le rouge montre le long chemin à travers l’espace normal. Étant donné que le temps de trajet sur le chemin vert pourrait être très court par rapport au rouge, un trou de ver peut permettre la possibilité d’un voyage dans le temps. Panzi , CC BY-SA

Au cours des dernières décennies, des physiciens bien connus comme Kip Thorne et Stephen Hawking ont produit des travaux fondateurs sur des modèles liés aux machines à voyager dans le temps.


La conclusion générale qui a émergé des recherches précédentes, y compris celles de Thorne et Hawking, est que la nature interdit les boucles temporelles. Ceci est peut-être mieux expliqué dans la « conjecture de protection de la chronologie » de Hawking , qui dit essentiellement que la nature ne permet pas de changements dans son histoire passée, nous épargnant ainsi les paradoxes qui peuvent émerger si le voyage dans le temps était possible.

Le plus connu parmi ces paradoxes qui émergent en raison du voyage dans le temps dans le passé est peut-être le soi-disant «paradoxe du grand-père» dans lequel un voyageur retourne dans le passé et assassine son propre grand-père. Cela modifie le cours de l’histoire d’une manière telle qu’une contradiction émerge : le voyageur n’est jamais né et ne peut donc pas exister.

Il y a eu de nombreuses intrigues de films et de romans basés sur les paradoxes résultant du voyage dans le temps – peut-être parmi les plus populaires les films « Retour vers le futur » et « Groundhog Day ».

Matière exotique

Selon les détails, différents phénomènes physiques peuvent intervenir pour empêcher le développement de courbes fermées de type temps dans les systèmes physiques. Le plus courant est l’exigence d’un type particulier de matière «exotique» qui doit être présente pour qu’une boucle temporelle existe. En gros, la matière exotique est une matière qui a une masse négative. Le problème est que la masse négative n’existe pas dans la nature.


Caroline Mallary, doctorante à l’Université du Massachusetts à Dartmouth a publié un nouveau modèle de machine à voyager dans le temps dans la revue Classical & Quantum Gravity . Ce nouveau modèle ne nécessite aucun matériau exotique de masse négative et propose un design très simple.

Le modèle de Mallary se compose de deux voitures super longues – construites avec des matériaux non exotiques et ayant une masse positive – garées en parallèle. Une voiture avance rapidement, laissant l’autre garée. Mallary a pu montrer que dans une telle configuration, une boucle temporelle peut être trouvée dans l’espace entre les voitures.

Une animation montre comment fonctionne la boucle temporelle de Mallary. Lorsque le vaisseau spatial entre dans la boucle temporelle, son futur moi apparaît également, et on peut retracer les positions des deux à chaque instant par la suite. Cette animation est du point de vue d’un observateur externe, qui regarde le vaisseau spatial entrer et sortir de la boucle temporelle

Alors pouvez-vous construire cela dans votre jardin?

Si vous pensez qu’il y a un hic, vous avez raison. Le modèle de Mallary exige que le centre de chaque voiture ait une densité infinie. Cela signifie qu’ils contiennent des objets – appelés singularités – avec une densité, une température et une pression infinies. De plus, contrairement aux singularités qui sont présentes à l’intérieur des trous noirs, ce qui les rend totalement inaccessibles de l’extérieur, les singularités du modèle de Mallary sont complètement nues et observables, et ont donc de véritables effets physiques.

Les physiciens ne s’attendent pas non plus à ce que des objets aussi particuliers existent dans la nature.

Donc, malheureusement, une machine à voyager dans le temps ne sera pas disponible de sitôt. Cependant, ce travail montre que les physiciens devront peut-être affiner leurs idées sur les raisons pour lesquelles les courbes fermées de type temps sont interdites.

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