Le voyage dans le temps est possible – mais seulement si vous avez un objet de masse infinie

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 oui. Nous le faisons en ce moment, 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 près de la vitesse de la lumière, ou à proximité d'un trou noir, le temps ralentirait nous permettant de voyager arbitrairement loin dans le futur. La question vraiment intéressante est de savoir si nous pouvons voyager dans le passé.

Je suis professeur de physique à l'Université du Massachusetts, Dartmouth, et j'ai entendu parler pour la première fois de la notion de voyage dans le temps quand j'avais 7 ans, à partir d'un épisode de Carl en 1980 Série télévisée classique de Sagan, « Cosmos ». J'ai décidé à ce moment-là qu'un jour, j'allais poursuivre une étude approfondie de la théorie qui sous-tend de telles idées créatives et remarquables: la relativité d'Einstein. Vingt ans plus tard, j'ai émergé avec un doctorat. dans le domaine et ont été un chercheur actif dans la théorie depuis.

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Un de mes doctorants a publié un article ] en 2018 dans la revue Classical and Quantum Gravity qui décrit comment construire une machine à remonter le temps en utilisant une construction très simple.

Courbes fermées semblables au temps

La théorie générale de la relativité d'Einstein permet de déformer le temps vers un tel haut degré qu'il se replie sur lui-même, ce qui entraîne une boucle temporelle. Imaginez que vous voyagez le long de cette boucle; cela signifie qu'à un moment donné, vous vous retrouveriez à un moment dans le passé et recommenceriez à vivre les mêmes moments puisque, encore une fois – un peu comme le déjà-vu, sauf que vous ne vous en rendriez pas compte. Ces constructions sont souvent appelées «courbes fermées de type temporel» ou CTC dans la littérature de recherche, et communément appelées «machines à voyager dans le temps». Les machines à voyager dans le temps sont un sous-produit de schémas de déplacement efficaces plus rapides que la lumière et les comprendre peut améliorer notre compréhension du fonctionnement de l'univers.

Au cours des dernières décennies, des physiciens bien connus comme Kip Thorne et Stephen Hawking ont produit des travaux fondateurs sur

La conclusion générale qui est ressortie de recherches antérieures, y compris celles de Thorne et Hawking, est que la nature interdit les boucles temporelles. Ceci est peut-être mieux expliqué dans Hawking « Chronology Protection Conjecture », qui dit essentiellement que la nature ne permet pas de modifier son histoire passée, nous épargnant ainsi les paradoxes qui peuvent émerger si un voyage dans le temps était possible.

Peut-être le plus connu parmi ces paradoxes qui émergent en raison du voyage dans le temps dans le passé est le soi-disant «paradoxe de grand-père» dans lequel un voyageur revient dans le passé et assassine son propre grand-père. Cela modifie le cours de l'histoire d'une manière qui émerge une contradiction: le voyageur n'est jamais né et ne peut donc pas exister. Il y a eu de nombreux films et intrigues basées sur les paradoxes qui résultent des voyages dans le temps – peut-être que certains des plus populaires sont les films « Retour vers le futur » et « Groundhog Day . »

Matière exotique

Selon les détails, différents phénomènes physiques peuvent intervenir pour empêcher les courbes fermées de type temporel de se développer dans les systèmes physiques. La plus courante est l'exigence d'un type particulier de matière «exotique» qui doit être présente 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 Classique & Gravité quantique . Ce nouveau modèle ne nécessite aucun matériau exotique de masse négative et offre un design très simple.

Le modèle de Mallary se compose de deux voitures super longues – construites dans un matériau qui n'est pas exotique et ayant une masse positive – stationnées en parallèle. Une voiture avance rapidement, laissant l'autre stationnée. Mallary a pu montrer que dans une telle configuration, une boucle temporelle peut être trouvée dans l'espace entre les voitures.

Une animation montre comment fonctionne la boucle temporelle de Mallary. Lorsque le vaisseau spatial entre dans la boucle temporelle, son futur moi apparaît également, et on peut retracer les positions des deux à chaque instant par la suite. Cette animation est du point de vue d'un observateur externe, qui regarde le vaisseau spatial entrer et sortir de la boucle temporelle.

Alors, pouvez-vous construire cela dans votre arrière-cour?

Si vous pensez qu'il y a un hic, 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 qui sont présentes à l'intérieur des trous noirs, ce qui les rend 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 à de telles particularités objets à exister dans la nature non plus. Donc, malheureusement, une machine à voyager dans le temps ne sera pas disponible de sitôt. Cependant, ce travail montre que les physiciens peuvent devoir affiner leurs idées sur les raisons pour lesquelles les courbes fermées semblables au temps sont interdites. ]Professeur de physique, Université du Massachusetts Dartmouth sous licence Creative Commons. Lire l'article original .