Peut-on voyager dans le temps ? Un physicien théoricien apporte quelques réponses
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Le voyage dans le temps fait des apparitions régulières dans la culture populaire, avec d’innombrables histoires de voyage dans le temps dans les films, la télévision et la littérature. Mais c’est une idée étonnamment ancienne : on peut dire que la tragédie grecque Œdipe Rexécrit par Sophocle il y a plus de 2 500 ans, est le premier récit de voyage dans le temps.
Mais le voyage dans le temps est-il vraiment possible ? Compte tenu de la popularité du concept, c’est une question légitime. En tant que physicien théoricien, je trouve qu’il y a plusieurs réponses possibles à cette question, qui ne sont pas toutes contradictoires.
La réponse la plus simple est que le voyage dans le temps ne peut pas être possible car si c’était le cas, nous le ferions déjà. On peut dire que c’est interdit par les lois de la physique, comme le deuxième loi de la thermodynamique ou relativité. Il y a aussi des défis techniques : cela pourrait être possible mais impliquerait de grandes quantités d’énergie.
Il y a aussi la question des paradoxes du voyage dans le temps; nous pouvons – hypothétiquement – résoudre ces problèmes si le libre arbitre est une illusion, s’il existe de nombreux mondes ou si le passé ne peut qu’être observé mais non expérimenté. Peut-être que le voyage dans le temps est impossible simplement parce que le temps doit s’écouler de manière linéaire et que nous n’avons aucun contrôle sur lui, ou peut-être que le temps est une illusion et que le voyage dans le temps n’est pas pertinent.
(Rodrigo Gonzales/Unsplash)
Lois de la physique
Puisque la théorie de la relativité d’Albert Einstein – qui décrit la nature du temps, de l’espace et de la gravité – est notre théorie la plus profonde du temps, nous aimerions penser que le voyage dans le temps est interdit par la relativité. Malheureusement, un de ses collègues de l’Institute of Advanced Study, Kurt Gödel, inventé un univers dans lequel le voyage dans le temps n’était pas seulement possible, mais le passé et l’avenir étaient inextricablement liés.
On peut en fait machines de temps de conceptionmais la plupart de ces propositions retenues (en principe) nécessitent l’énergie négative, ou masse négative, qui ne semble pas exister dans notre univers. Si vous laissez tomber une balle de tennis de masse négative, elle tombera vers le haut. Cet argument est plutôt insatisfaisant, puisqu’il explique pourquoi on ne peut pas voyager dans le temps en pratique uniquement en faisant intervenir une autre idée — celle d’énergie ou de masse négative — que l’on ne comprend pas vraiment.
Le physicien mathématicien Frank Tipler a conceptualisé une machine à remonter le temps qui n’implique pas de masse négative, mais nécessite plus d’énergie qu’il n’en existe dans l’univers.
Le voyage dans le temps viole également la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l’entropie ou le caractère aléatoire doit toujours augmenter. Le temps ne peut se déplacer que dans une seule direction – en d’autres termes, vous ne pouvez pas déchiffrer un œuf. Plus précisément, en voyageant dans le passé, nous allons de maintenant (un état à haute entropie) dans le passé, qui doit avoir une entropie plus faible.
Cet argument est né avec le cosmologiste anglais Arthur Eddington, et est au mieux incomplète. Cela vous empêche peut-être de voyager dans le passé, mais cela ne dit rien sur le voyage dans le temps dans le futur. En pratique, il m’est tout aussi difficile de voyager jusqu’à jeudi prochain que de voyager jusqu’à jeudi dernier.
Résoudre les paradoxes
Il ne fait aucun doute que si nous pouvions voyager librement dans le temps, nous nous heurterions aux paradoxes. Le plus connu est le «paradoxe du grand-père» : on pourrait hypothétiquement utiliser une machine à remonter le temps pour voyager dans le passé et assassiner son grand-père avant la conception de son père, éliminant ainsi la possibilité de sa propre naissance. Logiquement, vous ne pouvez pas à la fois exister et ne pas exister.
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Le roman anti-guerre de Kurt Vonnegut Abattoir-Cinq, publié en 1969, décrit comment échapper au paradoxe du grand-père. Si le libre arbitre n’existe tout simplement pas, il n’est pas possible de tuer son grand-père dans le passé, puisqu’il n’a pas été tué dans le passé. Le protagoniste du roman, Billy Pilgrim, ne peut voyager que vers d’autres points de sa ligne du monde (la chronologie dans laquelle il existe), mais pas vers un autre point de l’espace-temps, il ne pouvait donc même pas envisager de tuer son grand-père.
L’univers en Abattoir-Cinq correspond à tout ce que nous savons. La deuxième loi de la thermodynamique fonctionne parfaitement bien en son sein et il n’y a pas de conflit avec la relativité. Mais cela est incompatible avec certaines choses auxquelles nous croyons, comme le libre arbitre – vous pouvez observer le passé, comme regarder un film, mais vous ne pouvez pas interférer avec les actions des personnes qui y figurent.
Pourrions-nous autoriser de véritables modifications du passé, afin que nous puissions revenir en arrière et assassiner notre grand-père… ou Hitler? Il existe plusieurs théories multivers qui supposent qu’il existe de nombreuses chronologies pour différents univers. C’est aussi une vieille idée : chez Charles Dickens Un chant de noelEbeneezer Scrooge connaît deux chronologies alternatives, dont l’une mène à une mort honteuse et l’autre au bonheur.
Le temps est un fleuve
L’empereur grec Marc Aurèle a écrit que :
« Le temps est comme une rivière faite d’événements qui se produisent, et un torrent violent ; car dès qu’une chose a été vue, elle est emportée, et une autre vient à sa place, et celle-ci sera aussi emportée.
Nous pouvons imaginer que le temps s’écoule à chaque point de l’univers, comme une rivière autour d’un rocher. Mais il est difficile de préciser l’idée. Un débit est un taux de changement – le débit d’une rivière est la quantité d’eau qui passe sur une longueur spécifique en un temps donné. Donc si le temps est un flux, c’est au rythme d’une seconde par seconde, ce qui n’est pas une idée très utile.
Le physicien théoricien Stephen Hawking a suggéré qu’un «conjecture de protection de la chronologie» doit exister, un principe physique encore inconnu qui interdit le voyage dans le temps. Le concept de Hawking est né de l’idée que nous ne pouvons pas savoir ce qui se passe à l’intérieur d’un trou noir, car nous ne pouvons pas en tirer d’informations. Mais cet argument est redondant : on ne peut pas voyager dans le temps parce qu’on ne peut pas voyager dans le temps !
Les chercheurs étudient une théorie plus fondamentale, où le temps et l’espace « émergent » de quelque chose d’autre. Ceci est appelé gravité quantiquemais malheureusement il n’existe pas encore.
Alors le voyage dans le temps est-il possible ? Probablement pas, mais nous n’en sommes pas sûrs !
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