Préparez-vous pour demain, pas pour hier. Un physicien affirme que le voyage dans le temps vers le passé pourrait être impossible.
Une question que beaucoup d’entre nous se sont déjà posée est la suivante : où iriez-vous si vous aviez une machine à voyager dans le temps ?
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Feriez-vous tourner le cadran vers le passé comme Marty McFly, au risque de saboter votre propre avenir ? Avant de préparer vos bagages, un physicien a une nouvelle qui pourrait gâcher quelques films Marvel : vous ne pourriez voyager que dans un seul sens, et ce ne serait pas en arrière.
Hongsheng Zhang, chercheur à l’Université de Jinan en Chine, a montré que, dans une large classe d’univers théoriques, voyager dans son propre passé est impossible.
Toute l’argumentation repose sur un fait. En relativité, la direction de la lumière ne peut jamais être perpendiculaire à la direction d’un objet dans le temps.
Imaginez l’espace-temps découpé en couches le long desquelles la lumière peut se déplacer. Tout ce qui se déplace plus lentement ou plus vite que la lumière doit traverser ces surfaces dans la même direction, comme si l’on montait un escalier qui ne permet jamais de redescendre.
Si vous ne pouvez que monter, vous ne pouvez jamais revenir sur la marche de départ.
L’argument ne nécessite ni matière exotique, ni effets quantiques, ni hypothèses sur le contenu de l’univers. « Tout se résume à une comptabilité des directions », a expliqué Zhang à ScienceAlert.
Les deux échappatoires
Les physiciens appellent les voyages dans le passé des « courbes temporelles fermées » : des trajectoires dans l’espace-temps qui reviennent exactement au même endroit et au même instant où elles ont commencé. Les équations d’Einstein les autorisent dans quelques scénarios, par exemple près du cœur d’un trou noir en rotation.
Point crucial, les travaux de Zhang (source en anglais), en attente d’évaluation par les pairs, montrent aussi précisément comment une machine à voyager dans le temps pourrait permettre de remonter le temps, et affirment qu’il n’existe que deux moyens d’y parvenir.
Le premier est la torsion. Imaginez des rayons de lumière qui, au lieu de voyager côte à côte, s’enroulent les uns autour des autres comme les brins d’une corde. Dans ce cas, les surfaces de lumière bien ordonnées ne peuvent pas se former, il n’y a donc plus d’escalier unidimensionnel qui vous force à monter.
C’est ce qui se produit près du centre d’un trou noir en rotation. La théorie d’Einstein indique qu’une masse en rotation entraîne avec elle l’espace et le temps, un effet que le satellite Gravity Probe B de la NASA a mesuré autour de la Terre en 2011. Au plus près du cœur du trou noir, cet entraînement est si fort que le « mouvement vers l’avant dans le temps » se courbe en cercle.
Un voyageur suivant ce cercle verrait sa montre avancer normalement, et pourtant son trajet le ramènerait au moment précis de son départ. Le physicien Brandon Carter a montré en 1968 que de telles boucles existent à l’intérieur des trous noirs en rotation.
Le second moyen tient à la forme même de l’univers. L’escalier peut être parfaitement construit, mais tourner autour d’un bâtiment de sorte que la dernière marche ramène directement à la première, comme les escaliers impossibles dans un dessin d’Escher. Vous continueriez à monter, tout en revenant toujours à votre point de départ. La plupart des machines à voyager dans le temps imaginées par les physiciens sur le papier, y compris celles qui reposent sur des trous de ver, utilisent ce stratagème.
Le théorème a ses limites, comme Zhang le reconnaît.
« Ce qu’il ne dit pas, c’est si la nature autorise tout cela. Cette question reste ouverte, et c’est celle à laquelle j’aimerais le plus voir une réponse », a-t-il expliqué à ScienceAlert (source en anglais).
Destination : demain
Les voyages vers le futur, en revanche, sont déjà bien établis. Einstein a montré que se déplacer très vite, ou rester dans un champ de gravité intense, ralentit votre horloge par rapport à celle des autres. Les astronautes à bord de la Station spatiale internationale reviennent sur Terre plus jeunes de quelques millièmes de seconde que ce qu’ils auraient été autrement, selon l’Agence spatiale européenne.
Ce travail ne permet pas de trancher si notre propre univers autorise un voyage dans le passé.
Pour l’instant, quiconque prévoit un tel périple ferait donc mieux de préparer des affaires pour demain plutôt que pour hier... à moins d’avoir bien sûr la Pierre du Temps.