Des physiciens ont créé un modèle mathématique viable pour une machine temporelle

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| Edobric/Shutterstock

Des physiciens ont proposé un modèle mathématique qu’ils prétendent viable, dans le but de créer une machine temporelle : l’instrument pourrait se déplacer en avant et en arrière à travers l’espace et le temps.

Selon les physiciens, l’astuce est d’exploiter la possibilité de courbure de l’espace-temps dans l’Univers, de plier le temps de manière « circulaire », afin que les passagers hypothétiques puissent, par le biais de ce « cercle », se déplacer vers le futur ou le passé. « Les gens pensent au voyage temporel comme étant un phénomène de fiction. Quelque chose que nous croyons impossible (…) », explique Ben Tippett, un mathématicien et physicien théoricien de l’Université de British Columbia, au Canada. « Mais mathématiquement, c’est possible », ajoute-t-il.

Tippett s’est associé à David Tsang, un astrophysicien de l’Université du Maryland, pour utiliser la théorie de la relativité générale d’Einstein afin de proposer un modèle mathématique de ce qu’ils appellent le Temps À Relativité Dimensionnelle Inter-Spatiale (soit la version française de Time And Relative Dimension In Space. Oui, vous avez bien lu, il s’agit bien du TARDIS).

Mettons leur idée en perspective : tout d’abord, les chercheurs ne prétendent pas être en possession d’un plan terminé pour créer une machine à voyager dans le temps, qui pourrait être construite demain. En effet, les scientifiques expliquent que les matériaux dont nous aurions besoin pour réaliser une telle machine sont si exotiques, que nous ne les avons pas encore découverts… Mais en théorie, cela serait possible.

Dans un premier temps, penchons-nous sur ce que Tippett et Tsang proposent. Leur modèle se base sur l’idée que, au lieu de regarder l’Univers à travers les trois dimensions spatiales, la quatrième (soit le temps) étant à part, il faudrait que nous imaginions les quatre dimensions de manière simultanée. Cela nous permet de considérer la possibilité d’un continuum espace-temps (comportant donc quatre dimensions : trois dimensions pour l’espace, « x », « y », et « z », et une pour le temps, « t »), où les différentes directions dans l’espace et le temps sont toutes connectées dans le tissu incurvé de l’Univers.

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La théorie de la relativité d’Einstein relie les effets gravitationnels de l’Univers à la courbure de l’espace-temps : il s’agit du phénomène qui serait à l’origine des orbites elliptiques des planètes et des étoiles. Si l’espace-temps était « plat » ou non courbé, les planètes se déplaceraient en ligne droite. Mais selon la relativité, la géométrie de l’espace-temps devient incurvée au voisinage d’objets de masse élevée, ce qui fait que les planètes plient leurs chemins et tournent autour de leur étoile.

Ce que Tippett et Tsang avancent, c’est que ce n’est pas uniquement l’espace physique qui peut être courbé dans l’Univers : le temps lui-même pourrait être courbé à proximité d’objets possédant une grande masse. « La direction du temps dans le tissu spatio-temporel présente également des courbures. Il y a des preuves démontrant que plus nous sommes proches d’un trou noir, et plus le temps s’écoule lentement », explique Tippett. « Ce modèle de machine temporelle utilise l’espace-temps incurvé pour plier le temps en forme de cercle. Ce cercle permettrait aux passagers d’un véhicule à voyage temporel de se déplacer à travers le temps », ajoute-t-il.

Afin d’exploiter cette propriété théorique, les physiciens ont proposé de créer une sorte de « bulle » spatio-temporelle, qui ramène tout ce qui se trouve à l’intérieur de l’espace et du temps, le long d’un grand « chemin » circulaire. Si cette bulle pouvait atteindre des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière (ce que les physiciens pensent mathématiquement possible), cela lui permettrait de se déplacer vers l’arrière, dans le temps. « C’est une boîte qui se déplace vers l’avant et vers l’arrière dans le temps, sur un chemin circulaire, à travers l’espace-temps », expliquent les chercheurs dans leur étude. « Des observateurs externes pourraient surveiller le temps et constater que les voyageurs situés dans l’engin évolueraient en arrière par rapport au temps : ils observeraient des œufs cassés se reformer, ou la crème se séparant de leur café », ajoutent-ils.

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L’idée générale est illustrée dans l’image ci-dessous : présentant un passager (A) à l’intérieur de ladite bulle, la machine temporelle ainsi qu’un observateur externe (B), debout à côté de l’engin. La flèche du temps, qui, dans des circonstances normales ne fait qu’avancer, peut ici transformer le passé en présent (représenté par les flèches noires) :

machine temporelle
Crédits : B. K. Tippett et. al.

Les chercheurs expliquent que la personne A et la personne B connaîtront le temps de manière radicalement différente : « Dans la bulle, A verra les événements de B évoluer périodiquement, puis s’inverser. Tandis qu’en dehors de la bulle, l’observateur B verra deux versions de A sortir du même emplacement : une aiguille de l’horloge tournera dans le sens des aiguilles d’une montre, et l’autre dans le sens inverse ».

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En d’autres termes, l’observateur externe verrait deux versions des objets à l’intérieur de la machine temporelle : une version évoluant vers l’avant dans le temps, et l’autre, vers l’arrière. Alors que Tippett et Tsang affirment que cela est mathématiquement possible, le problème est maintenant que nous ne possédons pas les bons matériaux nous permettant de construire une telle machine spatio-temporelle. « Tandis que c’est mathématiquement viable, ce n’est pour l’instant pas possible de construire cette machine spatio-temporelle car nous avons besoin de matériaux dit exotiques, utiles pour courber l’espace et le temps, mais ceux-ci doivent encore être découverts par l’homme », explique Tippett.

L’idée nouvelle des deux physiciens rappelle une autre machine temporelle théorique, connue sous le nom de métrique d’Alcubierre (ou propulsion Alcubierre), qui implique une déformation en forme de « vague » de l’espace-temps, qui se contracterait dans une direction et se dilaterait dans l’autre. À ce jour, il n’existe aucune méthode connue pour créer une telle vague. La métrique d’Alcubierre pourrait donc éventuellement rendre possible un voyage supraluminique, en déformant l’espace à l’avant d’un vaisseau spatial tandis que l’espace derrière celui-ci se dilaterait. Mais la métrique demeure un modèle purement mathématique.

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Ces deux idées ne peuvent malheureusement pas aller très loin tant que nous n’aurons pas trouvé une solution pour produire physiquement de telles machines. Les physiciens doivent donc tenter de découvrir ou de créer le ou les matériaux nécessaires à courber l’espace et le temps de manière effective. « Étudier l’espace-temps est à la fois fascinant et problématique. Des experts dans le domaine ont exploré de nombreuses possibilités concernant les machines temporelles depuis 1949, et ces recherches présentent une nouvelle méthode pour le faire », conclut Tippett.

Sources : Classical and Quantum Gravity, PhysOrg

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