Voyager dans le temps grâce aux donuts

Quand la théorie de la Relativité rencontre la cosmologie quantique, ces deux disciplines mathématiques ne peuvent s'empêcher d'aborder la question du Saint Graal de la physique : peut-on voyager dans le temps ? Peut-être, si on en croit le chercheur israélien Amos Ori, professeur de physique au Technion-Israel Institute of Technology d'Haifa.

Ori a publié une étude décrivant plusieurs solutions supprimant les obstacles que les experts ont longtemps considéré comme insurmontables pour voyager ou remonter dans le temps.
Dans son article publié le 7 juin 2007 dans la très sérieuse Physical Review D et rapporté sur ArXiv, Amos Ori présente un modèle théorique basé sur des équations décrivant des conditions qui, si elles sont établies, pourraient permettre de construire une sorte de machine à explorer le temps. Mais au lieu de construire cette machine, Ori explique que "cette machine est l'espace-temps lui-même". Explications.

La courbure de l'espace-temps

A l'échelle de l'univers, nous savons depuis Einstein que l'espace et le temps forment 4 dimensions continues. Si un objet très massif comme une planète, une étoile ou un trou noir déforme le continum espace-temps comme il convient de l'appeler, ce phénomène va altérer la géométrie de l'espace et l'écoulement du temps pour un observateur extérieur. Ainsi, la Lune gravite autour de la Terre, non pas parce qu'elle est attirée par sa masse comme le pensait Newton, mais parce que la Terre déforme le tissu de l'espace-temps, forçant la Lune à tourner autour de la Terre, comme une bille tourne dans un entonnoir.

D'un l'autre côté de l'échelle, la physique quantique nous dit que l'interaction gravitationnelle à l'origine de cette attraction est générée par l'échange de particules élémentaires, des gluons, entre les corps.

Sur ce point, la théorie de la Relativité n'utilise pas du tout les mêmes concepts que la physique quantique. Pourtant, la théorie de la Relativité et la quantique s'accordent pour décrire un moyen de courber l'espace-temps à l'échelle macroscopique et permettre par exemple à un être humain de voyager dans le temps.

En effet, si on peut déformer l'espace-temps comme tout corps massif en est capable, cela équivaut à dire de façon imagée que le temps peut se dilater, ralentir, bref se recourber dans l'espace, et vice-versa mais l'imaginer est assez difficile (pour recourber l'espace dans le temps, il faut découper l'espace-temps en tranches spatiales et étudier leur évolution au cours du temps).

La boucle temporelle

Les recherches d'Amos Ori sur le voyage temporel sont basées sur l'accroissement de la courbure de l'espace-temps au point que la flèche du temps s'enroule sur elle-même, formant une boucle, à l'inverse du traditionnel "trou de ver" dont les deux bouches restent ouvertes.
C'est bien sûr une allégorie géométrique, une vision extrinsèque du problème, mais il n'y a pas de manière plus simple et plus explicite de décrire ce genre de formules très complexes. "Nous avons que la courbure se produit tout le temps, mais nous voulons obtenir une courbure suffisamment forte pour lui donne une forme telle que les lignes du temps forment de sboucles fermées", explique Ori. "Nous essayons de découvrir s'il est possible de manipuler l'espace-temps pour le dévelopepr de cette manière."

Un physicien vous dira que la possibilité de voyager dans le temps n'a jamais été exclue, car la théorie ne l'interdit pas, et donc, elle l'autorise. A partir de ce constat, les chercheurs ont identifié un certain nombre de moyens, comprenant notamment de la matière exotique, pour créer une ouverture dans l'espace-temps et la courbure nécessaire pour faire tourner la roue du temps à l'envers. La physique quantique nous dit que ce genre de matière existe, mais actuellement en quantité bien trop petites pour espérer créer une machine pour voyager dans le temps.
Mais Ori propose une approche différence qui élimine l'utilisation de matière exotique."Si la condition initiale propre était complétée, la machine à voyager dans le temps pourrait évoluer sans aucune intervention", affirme-t-il. "Cest comme si vous tiriez au canon sur un navire. Une fois le canon proprement orienté et mis à feu, l'obus frappe le navire sans utiliser de support, conduit par les seules lois de la physique. La machine, c'est l'espace-temps lui-même. Si nous devions créer une région présentant une telle courbure dans l'espace, cela permettrait aux lignes du temps de se refermer sur elles-mêmes, cela pourrait permettre aux générations futures de visiter notre époque."
La question du retour
Mais ne préparez pas tout de suite vos bagages pour une chasse aux dinosaures ou pour rencontrer Lucie car Ori met un bémol à son projet. "Nous ne pourrions par revenir du passé car nos ancêtres n'ont pas créé cette infrastructure pour nous." C'est pourquoi jusqu'ici les théoriciens utilisaient de la matière exotique et des trous de vers car, bien qu'ils soient instables à l'échelle de Planck (10-43 cm), il est possible de maintenir leur bouche ouverte à l'échelle macroscopique. Mais la question est de savoir où trouver de la matière exotique et combien de temps ils peuvent survivre sans détruire l'être humain qui serait en train de l'emprunter ? Aussi, la solution d'Ori paraît déjà plus attrayante, même si toutes les questions ne sont pas encore résolues.

Une machine temporelle sans matière exotique
Les détails des travaux d'Ori sont aussi complexes que déroutants. Dans un précédent article qu'il publia en 2004, Ori présentait certaines conditions qui permettraient de créer une boucle temporelle sans faire appel à de la matière exotique.

Selon cette théorie, la boucle temporelle ressemblerait à un "donut" (de "doughnut", un beignet torique en français), un espace vide en forme d'anneau, dans lequel le temps se recourberait sur lui-même, de telle manière qu'une personne qui marcherait autour de la boucle remonterait le temps à chacun de ses pas. Une sphère contenant de la matière non exotique, mais non identifiée, pourrait entourer cette boucle.

Les derniers travaux d'Ori éliminent même cette matière non identifiée. Ses nouveaux calculs montrent que l'enveloppe peut en fait être construite avec de la poussière ordinaire (matière de densité d'énergie positive), un modèle simple utilisé régulièrement en physique théorique, tout en permettant à la machine d'évoluer.
Bien qu'Ori ne soit pas le seul à étudier le voyage dans le temps - la première théorie fut celle de la Relativité d'Einstein - comme de nombreux scientifiques, il avoue que des questions très sérieuses se posent encore quant à la stabilité générale de cette machine temporelle.
Les résultats théoriques qu'il a obtenu en collaboration avec Dana Levanony, une étudiante en doctorat, et d'autres physiciens, suggèrent que l'évolution d'une machine temporelle dépendrait d'un nombre très réduit de conditions initiales qui pourraient être difficiles sinon impossible à atteindre, mais Ori travaille actuellement à démontrer comme telle configuration pourrait être réalisée.

Pour plus d'information, consultez les dossiers sur la théorie de la Relativité, la physique quantique et les trous de vers en cosmologie.