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Le voyage dans le temps est un thème récurrent, abordé tant dans le domaine de la science-fiction que dans la recherche scientifique académique. Aussi tentant soit le concept, de nombreux obstacles physiques se dressent contre sa réalisation effective. Cependant, un article récent présente un nouveau modèle de voyage temporel dans lequel la principale contrainte physique — la condition faible sur l’énergie — est respectée, ne nécessitant donc pas de matière exotique. Toutefois, même s’il offre une solution alternative élégante se passant de cette matière physiquement peu plausible, ce modèle requiert lui aussi des paramètres physiques peu réalistes.

La théorie de la relativité générale d’Einstein prévoit la possibilité de déformer le temps à un degré tel qu’il se replie sur lui-même, créant ainsi une boucle temporelle. Imaginez que vous voyagez dans cette boucle ; cela signifie qu’à un moment donné, vous vous retrouveriez à un moment dans le passé et que vous commenceriez à vivre les mêmes moments depuis, encore et encore.

Ces constructions sont souvent appelées « courbes fermées de genre temps » (CTC), et communément baptisées « machines temporelles ». Les machines à remonter le temps sont un sous-produit de voyages supraluminiques effectifs, et leur compréhension peut améliorer notre connaissance du fonctionnement de l’univers.

Au cours des dernières décennies, des physiciens renommés tels que Kip Thorne et Stephen Hawking ont réalisé des travaux fondamentaux sur des modèles liés aux machines temporelles. La conclusion générale qui ressort des recherches précédentes, y compris celles de Thorne et de Hawking, est que la nature interdit les boucles de temps.

Sur le même sujet : Des physiciens ont créé un modèle mathématique viable pour une machine temporelle

Ceci est peut-être mieux expliqué dans la « Conjecture de protection chronologique » de Hawking, qui dit essentiellement que la nature ne permet pas de changement de son histoire passée, nous épargnant ainsi les paradoxes qui peuvent en émerger.


Le plus connu de ces paradoxes est celui du grand-père, dans lequel un voyageur revient dans le passé et assassine son propre grand-père. Cela modifie le cours de l’histoire de manière à faire apparaître une paradoxe : le voyageur n’est jamais né et ne peut donc pas exister.

Des boucles temporelles nécessitant de la matière exotique

Selon les détails, différents phénomènes physiques peuvent intervenir pour empêcher le développement de courbes fermées de genre temps dans les systèmes physiques. La contrainte la plus courante est l’exigence qu’un type particulier de matière exotique soit obligatoirement présent pour qu’une boucle temporelle existe. C’est à dire une matière avec une masse négative. Toutefois, la masse négative n’existe pas dans la nature.

courbe fermee temps

En relativité générale, des courbes fermées de genre temps peuvent se former. Mais leur utilisation comme machines temporelles nécessite l’existence de matière exotique à masse négative. Une telle matière violerait la condition faible sur l’énergie. Crédits : QuantumBits

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

Le modèle de Mallary se compose de deux très longues voitures — construites dans un matériau non exotique 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 de temps peut être trouvée dans l’espace entre les voitures.

Des singularités nues pour voyager dans le temps

Le modèle de Mallary exige que le centre de chaque voiture ait une densité infinie. Cela signifie qu’elles devraient contenir des objets — appelés singularités — avec une densité, une température et une pression infinies. De plus, contrairement aux singularités présentes à l’intérieur des trous noirs, qui les rendent totalement inaccessibles de l’extérieur, les singularités du modèle de Mallary sont complètement nues et observables, et ont donc de véritables effets physiques.

Dans cette vidéo présentant le modèle de Mallary, une courbe fermée de genre temps se forme entre deux lignes de singularités nues (les voitures) supraluminiques, dans laquelle évolue une fusée :

Les physiciens ne s’attendent pas non plus à ce que des objets aussi particuliers existent dans la nature. D’autant plus qu’ils sont interdits par le principe de censure cosmique de Roger Penrose.

Au final, même si la solution apportée est élégante, elle s’appuie, elle aussi, sur des paramètres physiques peu réalistes. Cependant, ce travail montre que les physiciens doivent peut-être affiner leurs idées sur les raisons pour lesquelles les courbes fermées de genre temps sont interdites.

Source : arXiv

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