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Le 12 mai 2014 - 14:50  | Par Emmanuel Lauzon
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temps: plus vrai que fiction?

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temps: plus vrai que fiction?

Le voyage dans le temps fait rêver l’humanité depuis des décennies. Si, pour le grand public, ce concept relève encore de la science-fiction, dans les faits, la possibilité théorique d’un «saut temporel» est bien réelle même si elle demande de tordre un peu la main aux lois de la physique. Mais comment un concept aussi étranger à ce que nous expérimentons quotidiennement de manière si immuable peut-il se traduire concrètement?

Afin de bien comprendre cet article, il est important de voir l’espace-temps comme une sorte de «tissu cosmique» tendu dans l’univers.

 

 


Une notion bien relative
Avant toute chose, il faut d’abord être prêt à accepter que le monde tel que nous pensons le connaître est en fait bien plus complexe qu’il n’y parait. Il faut être ouvert au fait que ce que nous croyons être «LA» réalité est plutôt très relative. La plupart des gens connaissent la célèbre équation mathématique E=mc2, mais combien des membres de la famille Tout-Le-Monde ont cherché à comprendre ce qu’elle signifie concrètement? En langage commun, elle veut dire que tout est relatif (ça, on le savait!). Mais qu’entendons-nous par «tout»? Ici, il est précisément question des quatre dimensions, soit les trois physiques qui constituent l’espace (hauteur, largeur & profondeur) ainsi que le temps. Avant la découverte d’Einstein, personne n’aurait pu remettre en question la mesure métrique et temporelle. Ainsi, un mètre devait toujours être un mètre, et une minute devait toujours être une minute. Mais Einstein a démontré que l’univers dans lequel nous vivons est tout autre.

La théorie de la relativité a su prouver que l’espace-temps n’est pas aussi définitif que nous voudrions le croire. Mais comment cette notion de temps peut-elle être relative? En fait, tout dépend de la vitesse à laquelle une chose donnée avance par rapport à une autre plus ou moins stationnaire. Imaginons que nous embarquions dans un super vaisseau spatial pouvant voyager à une vitesse près de celle de la lumière (299792 kilomètres par seconde). À l’intérieur de ce vaisseau, tout semblerait se dérouler à une vitesse normale (et ce serait vrai), mais si nous pouvions observer en temps réel ce qui se passe sur terre à l’aide d’une télévision, nous verrions tout au ralenti. Un peu comme si nous regardions un film en direct, la vitesse remplaçant l’option «slow» d’une manette de lecteur DVD. Ainsi, lorsque nous reviendrions sur notre planète, nous serions carrément dans le futur. Les amateurs de science-fiction feront probablement des liens avec le film culte La planète des singes, dans lequel les membres de l’équipage d’un vaisseau spatial, au terme d’un long voyage dans l’espace à la vitesse de la lumière, atterrissent sur une étrange planète dominée par des primates. Ils découvrent finalement qu’ils ont fait un bond temporel et qu’ils sont revenus sur la terre… des milliers d’années plus tard.

Bref, le fait de se déplacer aux limites de la vitesse (celle de la lumière) aurait pour effet de créer un décalage temporel qui nous mènerait quelque part dans l’avenir. Pour un touriste voulant découvrir le futur, le temps s’écoulerait donc plus lentement pendant son voyage, tandis que tout autour de lui continuerait d’évoluer à une vitesse «normale». C’est ce que l’on appelle la dilatation du temps. Yvan Dutil, un astrophysicien travaillant pour l’École de technologie supérieure, résume: «Le lien entre le temps et la vitesse de la lumière provient de la nécessité de maintenir une physique cohérente. Einstein a vu que la dilatation du temps posait un défi à la description physique du monde. Il a alors montré que si la vitesse de la lumière est constante en toutes circonstances, les lois de la physique s’appliquent correctement. Par le fait même, le temps est devenu une dimension de l’espace. Au lieu d’un temps commun à tous les points de l’univers, il y a un temps relatif qui est commun à chaque point de l’univers. Chacun possède son futur et son passé propre. C’est l’essence de la relativité». Les quatre dimensions ne sont donc pas des constantes comme l’humanité l’a toujours ressenti; seule la vitesse de la lumière est invariable.

Une expérience concluante
C’est en 1971 qu’une expérience a pu clairement démontrer directement la véracité de cette «dilatation temporelle». Deux horloges atomiques (ce qui existe de plus précis pour calculer le temps) ont été parfaitement synchronisées avant d’être séparées: une placée dans un avion en mouvement et l’autre laissée au sol. Après plusieurs heures de vol, le cadran de l’horloge dans l’avion indiquait un retard de quelques nanosecondes. Même si la différence était extrêmement petite, c’était là une preuve formelle que le temps ne s’était pas écoulé de la même façon pour le corps en mouvement versus celui resté immobile sur terre. Autrement dit, à son retour sur terre, le pilote de l’avion (et ce qui se trouvait à l’intérieur) avait vieilli moins rapidement que tout ce qui était resté immobile. Et cette infime différence était relative à la rapidité de l’avion. Plus vite il aurait été, plus le décalage aurait été important. Bien sûr, un écart de quelques nanosecondes ne rend pas l’expérience perceptible à nos sens.

L’interface d’un logiciel de montage vidéo illustre très bien cette insaisissable différence, pourtant bien réelle. Prenons l’exemple d’une personne qui parle devant une caméra. Si nous zoomions très près sur la piste audio, quelque peu déplacée par rapport à la piste vidéo, le son concorderait-il avec l’image? Cela dépend évidemment de la différence de temps dans la superposition des pistes. Mais supposons qu’elles diffèrent de quelques centièmes de seconde. Nous ne nous rendrions compte d’absolument rien! Les mots que nous entendrions sembleraient parfaitement simultanés avec l’articulation de la bouche de l’orateur. Et pourtant, il y aurait bel et bien un retard. C’est qu’en dessous d’une certaine échelle de temps, le décalage est si faible qu’il devient impossible pour nous de le discerner… à moins d’utiliser des instruments de haute précision, comme l’horloge atomique ou le zoom d’un logiciel de montage vidéo.

À la lumière de ce qui vient d’être démontré, nous pourrions être portés à croire que c’est littéralement une question de temps avant que le tourisme vers l’avenir ne fasse partie des loisirs de l’humanité. Malgré tout, les lois de la physique tendent à prouver que cela restera toujours de la science-fiction. «En raison des effets relativistes, la quantité d’énergie nécessaire augmente extrêmement rapidement, plus on s’approche de la vitesse de la lumière, explique M. Dutil. De plus, bien avant d’avoir atteint cette vitesse, la moindre particule de poussière frapperait le vaisseau spatial avec la force d’une petite explosion, ce qui n’aiderait pas au bon fonctionnement du vaisseau».

Un aller simple?
Le «voyage» vers le futur est donc théoriquement possible, mais sa faisabilité est plutôt douteuse. Maintenant, qu’en est-il pour le voyage dans le passé? Peut-on régresser dans le temps? Est-il possible de revenir en arrière et changer le cours des choses comme le font Marty McFly et Doc Brown dans Retour vers le futurÀ l’heure actuelle, la grande majorité de la communauté scientifique considère cette hypothèse comme étant hautement improbable. Bien sûr, sans preuve formelle, personne ne peut statuer de quoi que ce soit. C’est le principe même de la science

Rappelons que notre univers est né il y a environ 14 milliards d’années dans une explosion cosmique qui a créé l’espace-temps (le Big Bang), et qu’il prend sans cesse de l’expansion tout en se refroidissant. En somme, il évolue avec le temps et l’espace… dont il est lui-même responsable. Mais tout changement implique un principe fondamental qui nous apparaît pourtant bien évident: «Le principe de causalité (cause/effet), affirme M. Dutil. En effet, puisque voyager dans le temps permettrait de sortir littéralement de nulle part, on pourrait donc changer son passé. Par exemple, on pourrait remonter dans le temps et empêcher notre grand-père de rencontrer notre grand-mère, et du fait même empêcher notre propre existence!» Empêcher notre propre existence… voilà qui est plutôt absurde comme idée. Ce principe de causalité est à la base même de notre façon de vivre la réalité. Il postule que l’effet doit obligatoirement se produire après la cause puisqu’il en est le résultat. Cela suppose donc une direction du temps. Le passé mène donc inévitablement vers le présent, et le présent vers le futur (le fameux continuum espace-temps). Le passé ne peut donc être accessible, car cela impliquerait qu’il n’est pas vraiment passé.

Le multivers
Il existe cependant une autre façon de considérer la question… mais elle est légèrement étourdissante, voire même complètement déstabilisante. Une des façons d’envisager le voyage rétrograde dans le temps est d’accepter l’existence des univers parallèles. C’est un sujet largement abordé dans les films de science-fiction et, malgré le fait que personne n’ait encore réussi à prouver leur existence, plusieurs recherches sont actuellement menées par des scientifiques de haut niveau. Certaines pistes amènent les chercheurs à ne pas réfuter complètement cette théorie. L’histoire des grands-parents racontée par M.Dutil porte le nom de «paradoxe du grand-père» et, bien qu’elle permette de rendre compte de la très grande improbabilité du voyage dans le passé, elle ouvre toutefois la porte à un concept aussi étrange que fascinant, appelé multivers. L’idée suggère, rien de moins, le fait que des univers parallèles puissent être créés par les voyages dans le passé. 

Ce concept est habilement illustré dans le classique de science-fiction Retour vers le futur 2: le Biff Tannen du futur (2015) retourne en 1955 pour se donner à lui-même l’almanach des sports qui contient tous les résultats sportifs jusqu’à la fin du siècle. Mais lorsque Marty, Doc et Jennifer reviennent en 1985, la réalité n’est plus du tout la même. Ils se retrouvent dans un univers parallèle où Bif est devenu un homme riche et puissant et où le père de Marty a été assassiné. Le jeune McFly propose alors de retourner en 2015 afin d’empêcher le vieux Biff d’aller dans le passé, mais Doc Brown lui rappelle qu’ils arriveraient tout de même dans cette réalité parallèle… 60 ans plus tard. La seule solution s’avère donc d’aller dans le passé afin d’enlever le fameux livre au jeune Biff et pouvoir revenir dans le 1985 auquel ils appartiennent.

Bien que, selon toute vraisemblance, les lois de la physique ne permettent pas le voyage dans le passé en raison de la direction linéaire du temps, la physique quantique (comportement de la matière à une échelle infiniment petite), permet l’existence simultanée de plusieurs probabilités, ou «réalités». Advenant la possibilité de voyager dans ces univers parallèles, le principe de causalité ne serait plus un obstacle au retour dans le passé puisqu’il n’engendrerait pas de paradoxe temporel (comme celui du grand-père).

Les trous de vers
Une idée encore plus troublante est la possibilité théorique de créer une sorte de raccourci dans l’espace-temps. Et toujours aussi surprenant que cela puisse paraitre, cette avenue est sérieusement envisagée par certains scientifiques. «La relativité générale autorise de courber la géométrie de l’univers, fait valoir M. Dutil. On pourrait alors faire ce que l’on appelle des “trous de vers” qui permettraient de se déplacer soit dans l’espace ou dans le temps. De telles structures seraient conformes aux lois de la relativité, et ne sont donc pas contraires à la physique. Cependant, ajoute-t-il, ce genre de tunnel dans l’espace-temps s’effondrerait sur lui-même, se détruisant par la même occasion. Cette situation semble se produire systématiquement pour toutes les machines à voyager dans le temps que les physiciens ont inventées, ce qui soulève de sérieux doutes sur la possibilité de véritablement fabriquer ce type de machine».

Les trous de vers seraient donc en quelque sorte des genres de «portes des étoiles», un peu comme celle présentée dans les films et la série télé du même nom. Exit les vaisseaux spatiaux! Nous pourrions alors voyager à tous les endroits et à toutes les époques de l’univers en à peine une seconde. Malheureusement, nous sommes encore «prisonniers temporels», et nos technologies sont loin de nous permettre de nous déplacer aussi rapidement et efficacement. Force est de constater que cette fameuse porte ne s’est pas encore ouverte à nous. Mais cela pourrait bien changer dans l’avenir, prétend M. Dutil, car si le plus grand obstacle aux trous de vers réside dans notre incapacité à les maintenir ouverts, une nouvelle piste pourrait bien venir changer la donne. «Ce qu’il faut, c’est trouver une façon de contourner la relativité générale et la thermodynamique. Le truc serait de trouver une substance qui permet de repousser la matière de la même façon que la gravité l’attire. Or, ce qui est intéressant, c’est que les astrophysiciens ont découvert, à la fin des années 90, qu’environ 70% de l’univers était composé d’une matière similaire». Cette substance, c’est l’énergie noire.

En effet, l’univers observable (les astéroïdes, les planètes, les systèmes solaires, les galaxies, etc.) ne constitue que 5% de l’ensemble de ce qui compose l’univers entier. «Il y a 25% de matière noire que l’on ne peut observer, mais dont on voit l’effet de sa masse, et dont on ne connaît pas grand-chose. Et, finalement, il y a 70% d’énergie noire qui gonfle l’univers et dont on ignore essentiellement la nature». Une très grande majorité de notre monde n’est donc pas directement observable pour le moment, sauf par des effets gravitationnels perceptibles sur l’univers au complet. De quoi tomber en bas de sa chaise!

Cette énergie noire aurait des propriétés répulsives sur la matière normale, et agirait un peu comme le liquide à vaisselle qui repousse le gras. Elle serait probablement un de nos derniers espoirs de voyager dans le passé ou le futur. Mais dans l’éventualité où des scientifiques réussiraient à inventer une machine à voyager dans le temps fonctionnelle grâce à cette énergie noire, gageons que d’autres problèmes surviendraient, retardant encore la concrétisation de ce grand rêve de l’humanité.

160 minutes à l’heure…
Quoi qu’il en soit, le temps reste pour nous une façon de concevoir les choses et de s’organiser en société. Dans notre quotidien, une minute est constituée de 60 secondes, et une heure de 60 minutes. C’est ainsi que nous le vivons pour l’instant, mais qui sait, peut-être qu’un jour nous serons à même d’assister à l’étrangeté de la relativité. Peut-être qu’un jour, au lieu d’expérimenter des déplacements dans l’espace, nous expérimenterons des déplacements dans le temps. Peut-être qu’au lieu d’entendre des phrases du genre «Heille le gros! J’suis monté jusqu’à 160 kilomètres à l’heure avec mon char!», nous entendrons: «Heille le gros! J’suis monté jusqu’à 160 minutes à l’heure avec mon vaisseau spatial!» Peut-être aussi que dans le futur, l’humanité sera tellement populeuse que les ressources de la Terre seront insuffisantes pour subvenir à nos besoins et que, pour survivre, nous devrons retourner dans le passé afin de peupler des univers parallèles.

Il y a 500 ans, parler du voyage dans le temps aurait valu la peine de mort. Aujourd’hui, c’est une thématique de science-fiction bien populaire et un sujet de recherche sérieux. Ainsi, peut-être que demain, le voyage temporel sera plus vrai que fiction. Et puisqu’il est théoriquement possible, est-il inévitable que nous réussissions un jour à le maîtriser?

Un peu plus: le futur… déjà joué?
Voilà un concept qui a traversé les époques. Mon avenir est-il tracé? Mon destin est-il écrit dans les étoiles? Ce thème, bien que souvent servi à la sauce ésotérique ou religieuse, mérite d’être considéré avec sérieux, mais dans une perspective plus scientifique. Et les réponses semblent se trouver dans le comportement de la matière.

L’astrophysique (infiniment grand) permet de prédire de manière assez précise le comportement des corps célestes. Par exemple, nous savons exactement où se trouvera la terre par rapport au soleil dans, disons… 13 heures. De l’autre côté, la mécanique quantique (infiniment petit) est complètement imprévisible. Impossible de dire où et quand se trouvera l’électron d’un atome par rapport à son noyau. Ces deux façons qu’a la matière de se comporter sont aussi applicables à l’évolution de l’univers. Une première vision, appelée «déterminisme», suppose que chaque événement est déterminé dans le temps. Cette idée nous ramène au principe de causalité vu précédemment. L’autre vision est ce que nous connaissons comme étant le hasard. «Dans le domaine quantique, il n’est pas possible de prédire le futur d’un système autrement que de manière probabiliste, précise M. Dutil. Chaque événement serait donc le fruit du hasard. Cependant, certaines interprétations indiquent plutôt que ce hasard apparent ne serait que le résultat de phénomènes parfaitement déterministes, mais qui sont tellement complexes qu’on ne peut les décrire que par un traitement  statistique. Donc, que le futur soit purement aléatoire ou purement déterministe, il n’y a pas moyen de faire la différence».

Un… ou des futurs qui se construisent dans une complexité presque inconcevable! Dans l’histoire, plusieurs personnes ont interprété des écrits bibliques ou les positions des planètes afin de prédire l’avenir ou annoncer des prophéties, mais le fait est que la nature des choses est infiniment plus compliquée qu’il n’y parait. L’univers nous cache encore beaucoup trop de ses secrets pour que l’on puisse tirer des conclusions irréfutables quant à son propre futur. Mais peut-être est-ce justement une question de temps avant que la science perce les mystères de la complexité.

 





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