Pourquoi les voyages dans le temps peuvent être plus possibles que vous ne le pensez, selon la physique

Le concept de voyage dans le temps a toujours captivé l'imagination des physiciens et des profanes. Mais est-ce vraiment possible? Bien sûr que ça l'est. Nous le faisons maintenant, n'est-ce pas? Nous voyageons tous dans le futur, une seconde à la fois.

Mais ce n’était pas ce que vous pensiez. Pouvons-nous voyager beaucoup plus loin dans le futur? Absolument. Si nous pouvions voyager à une vitesse proche de la vitesse de la lumière ou à proximité d'un trou noir, le temps ralentirait, nous permettant de voyager de manière arbitraire dans le futur. La question vraiment intéressante est de savoir si nous pouvons revenir dans le passé.

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Je suis professeur de physique à l’Université du Massachusetts, à Dartmouth, et j’ai entendu parler de la notion de voyage dans le temps à l’âge de 7 ans, tiré d’un épisode de la série télévisée classique de Carl Sagan datant de 1980, Cosmos. J’ai alors décidé que j’allais un jour approfondir la théorie qui sous-tendait des idées aussi créatives et remarquables: la relativité d’Einstein. Vingt ans plus tard, je suis sorti avec un doctorat dans le domaine et ont été un chercheur actif dans la théorie depuis.

Maintenant, un de mes doctorants vient de publier un article dans la revue Gravité classique et quantique cela décrit comment construire une machine à remonter le temps en utilisant une construction très simple.

Courbes temporelles fermées

La théorie de la relativité générale d’Einstein laisse entrevoir 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 voyagiez dans cette boucle; cela signifie qu’à un moment donné, vous vous retrouveriez à un moment dans le passé et que vous commenciez à vivre les mêmes moments depuis, encore et encore - un peu comme un déjà vu, sauf que vous ne le réaliseriez pas. De telles constructions sont souvent appelées «courbes fermées semblables à du temps» ou CTC dans la littérature de recherche, et communément appelées «machines à temps». Les machines à temps sont un sous-produit de programmes de déplacement efficaces, plus rapides que la lumière, et de leur compréhension. peut améliorer notre compréhension 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 du temps.

La conclusion générale qui s’est dégagée des recherches précédentes, y compris celles de Thorne et de Hawking, est que la nature interdit les boucles de temps. C’est peut-être mieux expliqué dans la «Conjecture de protection de la chronologie» de Hawking, qui dit essentiellement que la nature ne permet pas de changement de son histoire passée, nous épargnant ainsi les paradoxes qui peuvent émerger si le voyage dans le temps était possible.

Le plus connu de ces paradoxes peut-être le plus connu est celui du «paradoxe des grands-pères» 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 contradiction: le voyageur n'est jamais né et ne peut donc pas exister. De nombreuses intrigues de films et de romans reposant sur les paradoxes qui résultent du voyage dans le temps - certains des plus populaires étant les plus populaires Retour vers le futur films et jour de la marmotte.

Matière exotique

Selon les détails, différents phénomènes physiques peuvent intervenir pour empêcher le développement de courbes temporelles fermées dans les systèmes physiques. La plus courante est la nécessité pour un type particulier de matière «exotique» qui doit être présent pour qu'une boucle temporelle existe. En gros, la matière exotique est une matière qui a une masse négative. Le problème est que la masse négative n'existe pas dans la nature.

Caroline Mallary, doctorante à l’Université du Massachusetts à Dartmouth, a publié un nouveau modèle pour une machine à remonter le temps dans la revue Gravité classique et quantique. Ce nouveau modèle ne nécessite pas de matériel exotique de masse négative et offre un design très simple.

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Le modèle de Mallary se compose de deux très longues voitures - construites dans un matériau non exotique et à 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.

Alors pouvez-vous construire ceci dans votre jardin?

Si vous soupçonnez qu'il y a un piège, vous avez raison. Le modèle de Mallary exige que le centre de chaque voiture ait une densité infinie. Cela signifie qu'ils contiennent 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.

Les physiciens ne s'attendent pas non plus à ce que de tels objets particuliers existent dans la nature. Donc, malheureusement, une machine à remonter le temps ne sera pas disponible de si tôt. Cependant, ces travaux montrent que les physiciens peuvent être amenés à préciser leur idée des raisons pour lesquelles les courbes fermées temporelles sont interdites.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation de Guarav Khanna. Lisez l'article original ici.