Vous voulez « tesser » à travers l’univers ? Le voyage instantané entre les planètes et les étoiles n’est pas aussi facile qu’il n’y paraît dans le livre « A Wrinkle in Time » (1962) de Madeleine L’Engle, dont l’adaptation cinématographique sort dans les salles américaines aujourd’hui (9 mars). Les physiciens, cependant, affirment que le tessing pourrait être possible – à condition de respecter les règles de physique établies par Albert Einstein il y a un siècle.
Dans l’intrigue de « Wrinkle », les enfants Meg, Charles Wallace et Calvin (avec l’aide des êtres puissants Mme Whatsit, Mme Who et Mme Which) tessent vers différentes planètes, à la recherche de quelqu’un de très important pour les enfants. Une illustration et une description célèbres du livre expliquent le tessing en montrant une fourmi marchant le long d’un fil ; cela est destiné à représenter une fourmi voyageant entre deux points comme elle le fait normalement.
Cependant, si le fil est plié, selon le livre, la fourmi doit parcourir une distance beaucoup plus petite, et le temps qu’elle met à voyager est réduit. En extrapolant cette idée à la façon dont les humains se déplacent dans l’espace, le « tessage » est une forme de voyage – de plissement de l’espace et du temps – pour se rendre dans des endroits éloignés en un temps très court.
Le livre utilise un dispositif de cinquième dimension appelé « tesseract » pour transporter les gens d’un endroit à l’autre. Mais – c’est là que ça devient confus – un tesseract dans la vraie vie a une signification très différente. « C’est un champ quadridimensionnel – c’est tout. C’est ce à quoi ressemble un cube en quatre dimensions », a déclaré Eric W. Davis, le responsable scientifique de l’Institut d’études avancées de la fondation de recherche EarthTech International à Austin, dans une interview accordée à Space.com.
Davis a reconnu qu’il est difficile d’imaginer un cube tridimensionnel en quatre dimensions. (Il y a pire : la théorie des cordes suggère que notre univers pourrait avoir 10 dimensions ou plus, mais c’est une autre histoire). Mais les voyages rapides à travers le temps et l’espace sont tout aussi difficiles à imaginer pour les physiciens. Les vaisseaux interstellaires sont une intrigue courante dans les franchises de science-fiction, de « Star Wars » à « Star Trek » en passant par « Interstellar ». Mais c’est de la science-fiction.
Comment on pourrait voyager aussi vite dans la vraie vie est encore une énigme pour les physiciens, mais le livre de L’Engle a influencé certains chercheurs. Patrick Johnson, professeur adjoint de physique à l’université de Georgetown, a lu le livre pour la première fois – un exemplaire signé de l’auteur offert à l’origine à son père, comme il s’est avéré – lorsqu’il était préadolescent. « Ce qui m’a marqué, c’est le tesseract. C’est une chose à laquelle j’ai pensé tout au long de ma vie, depuis. Je n’ai pas été capable de faire du tesseract, mais c’est une pensée qui a été présente dans mon esprit », a-t-il déclaré à Space.com.
Tesseracts et trous de ver
Certains physiciens d’aujourd’hui voient effectivement un lien entre le « tesseract » fictif et les théories réelles sur les voyages rapides à travers l’univers. Stephen Hsu, physicien et vice-président chargé de la recherche et des études supérieures à l’université d’État du Michigan, a déclaré par courrier électronique à Space.com que « La fable dans le temps » était l’un de mes livres préférés lorsque j’étais enfant. Il a ajouté que d’après la description que L’Engle a donnée, le tessing « semble similaire au transit d’un trou de ver. »
Un trou de ver est un lien théorique entre deux points. Il est censé fournir un moyen de contourner les limitations normales de la vitesse de déplacement. La célèbre équation E=mc2, proposée pour la première fois par Albert Einstein dans le cadre de la théorie de la relativité, traite de la relation entre l’énergie et la masse, et s’accompagne de stipulations strictes. Par exemple, rien ne peut voyager plus vite que la lumière, car la masse de l’objet deviendrait infinie.
Les vortex pourraient utiliser les trous noirs pour fonctionner. Les trous noirs sont des singularités causées par l’effondrement d’étoiles massives. Ils déforment l’espace et le temps autour d’eux, provoquant d’étranges effets de dilatation temporelle pour quiconque s’en approche trop. Dans de bonnes circonstances, nous pourrions peut-être transformer les trous noirs en dispositifs de voyage dans le temps. Cela demanderait cependant beaucoup de travail : La physique dit qu’il faudrait une quantité suprême d’énergie pour maintenir un trou de ver ouvert, ce qui est à la fois un problème d’ingénierie et de physique.
« Ce n’est pas quelque chose qu’Elon Musk va sortir en une semaine. Il a fait de grandes avancées dans le domaine des voyages spatiaux, mais si cela se produit de son vivant, je serai sincèrement surpris », a déclaré Johnson, qui a écrit « The Physics of Star Wars : The Science Behind a Galaxy Far, Far Away » (Adams Media, 2017).
Johnson a souligné que notre compréhension des trous de ver pourrait changer à mesure que des objets encore plus exotiques sont découverts dans l’univers. Il a dit que, pour ce qu’il en sait, demain, LIGO – le détecteur massif d’ondes gravitationnelles, qui reçoit les signaux d’événements énormes tels que les trous noirs qui fusionnent – pourrait trouver une meilleure source de voyage rapide.
« Ce serait comme un trou noir, mais beaucoup plus contrôlable, et ce serait la meilleure façon de créer des trous de ver », a déclaré Johnson. « Il pourrait y avoir des choses que nous ne connaissons pas encore qui pourraient être la meilleure façon de faire » des voyages rapides.
A travers l’univers
Il n’est pas clair si les trous noirs seraient la meilleure matière première pour un trou de ver. L’un des problèmes est que les trous de ver doivent être enfilés avec une masse négative, et cela « n’existe pas dans notre univers », a déclaré à Space.com Paul Sutter, astrophysicien à l’université d’État de l’Ohio. Même si nous devions utiliser un autre dispositif – comme un cylindre infiniment long tournant très vite, qui est théoriquement un bon candidat pour un trou de ver – « c’est plutôt difficile à trouver dans notre univers », a-t-il ajouté.
« Soit un tel dispositif n’existe pas, soit nous ne comprenons pas comment l’utiliser, soit nous n’avons pas encore trouvé le bon dispositif », a déclaré Sutter à propos de l’utilisation des trous de ver pour voyager. Même si nous pouvions construire et maintenir ouvert un trou de ver, de nouveaux paradoxes entreraient en jeu, a-t-il ajouté. En théorie, on pourrait accélérer une extrémité du trou de ver à la vitesse de la lumière, tout en gardant l’autre extrémité immobile, a expliqué M. Sutter ; ce faisant, on pourrait traverser le trou de ver et se retrouver dans le passé en raison des règles de la relativité générale. En d’autres termes, le trou de ver fournirait une forme de voyage dans le temps.
Mais le voyage dans le temps apporte d’autres problèmes, comme le fameux « paradoxe du grand-père », qui demande ce qui arriverait à la personne qui aurait tué son grand-père lors d’un événement de voyage dans le temps. Le voyageur du temps mourrait-il, parce qu’il n’était jamais né, ou un autre scénario se produirait-il ?
« Cela ouvre une gigantesque boîte de vers de la causalité », a déclaré Sutter. « Ensuite, vous pouvez influencer les événements après qu’ils se sont produits, ce qui ne semble pas être autorisé dans notre univers. »
Les mathématiques de la relativité générale sont également limitées lorsqu’il s’agit de voyager dans le temps, en particulier pour quelqu’un qui choisit un endroit où voyager. Selon Sutter, il est plus facile de construire une machine à voyager dans le temps si l’on reste au même endroit tout en voyageant dans le temps. L’ouvrir à un autre endroit « devient très délicat, et les mathématiques ne sont pas claires », a-t-il ajouté.
Alors que le tessing de L’Engle est difficile à expliquer en termes de physique, Johnson – qui a lu un exemplaire dédicacé il y a des décennies – a déclaré qu’il trouve toujours ses explications merveilleuses. « Maintenant que je suis physicien et que je regarde en arrière, son livre a été publié au début des années 1960. À cette époque, nous étions encore en train de comprendre la théorie de la relativité d’Einstein », a déclaré M. Johnson. Mais L’Engle a tout de même essayé de l’intégrer dans sa fiction : « Même les scientifiques n’étaient pas tous d’accord sur le fait qu’il s’agissait d’une théorie vraie et précise. C’est pourquoi, le fait qu’elle ait pu écrire ce livre était incroyable ».
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