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"Tu es toi, tu vis, tu possèdes un corps, un esprit, tu as une maison, elle est ton toit, elle te protège. Tu vis dans ton quartier, ta ville, elle te nourrie, te fournis un travail. Tu vis dans ton pays, il est ton peuple, il te guide, il te soumets à tes conditions de vie. Tu vis sur ta planète, tu respire son air, tu manges ce qu'elle te donne, elle te fait vivre. Tu vis prés de ton étoile, elle te donne de la lumière, de la chaleur, elle te fait vivre. Tu vis dans ton système planétaire, avec ses planètes et ses lunes qui sont nées pour te faire vivre. Tu vis dans ta galaxie qui s'est formées il y a des milliards d'années. Tu vis dans ton Univers, il t'a donné ton étoile, ta planète, ton chez toi. Ne le néglige pas. S'il existe, c'est pour toi, car il fait parti de toi. Il est en toi, comme ton être, ton esprit, il est partout, comme toi, tu fais parti de lui."

Le voyage dans le temps : possible ou non ?

INTRODUCTION

Comme personne n’a encore avancé d’arguments incontestables pour démontrer l’impossibilité du voyage dans le temps – bien que les difficultés pratiques de la construction d’une telle machine puissent sembler décourageantes... – il faut faire face aux conséquences éventuelles d’un voyage dans le passé. Les auteurs de science-fiction sont habitués aux conséquences étranges et même paradoxales qui pourraient se produire si les gens visitaient le passé. Question : un voyage à double sens dans le temps pourrait-il être incorporé dans la science réelle ?

COMMENT ÉVITER LES TOURISTES TEMPORELS ?

Une objection qui saute aux yeux concernant l’éventualité de voyager dans le temps est justement que nous ne voyons pas grand monde – si ce n’est personne – venir du futur ! Or, s’il était effectivement possible de retourner dans le passé, nous pourrions espérer que nos descendants – peut-être venus de milliers d’années depuis le futur – aient fabriqué une machine à explorer le temps pour nous observer, ou nous parler d’eux, non ? Ainsi, les témoins auraient afflué en masse aux évènements clés de l’histoire comme la Crucifixion. Récits de fantômes, d’OVNI et autres excentricités mis à part, l’absence évidente de touristes  temporels est un argument bien ennuyeux pour les passionnés du voyage dans le temps ! Heureusement, cette objection est facilement réglée dans le cas du trou de ver à explorer le temps. Bien que les trous de ver représentent des portes temporelles vers le passé et le futur, il est impossible d’en utiliser un pour visiter une époque avant qu’il ne soit conçu. Si nous en fabriquions un aujourd’hui, et établissions un écart de temps de cent ans par exemple entre ses deux extrémités, alors dans cent ans, quelqu’un pourrait revisiter 2011. Ce trou de ver serait bien sûr inutilisable pour retourner à l’époque des dinosaures. Par contre, si des trous de ver existaient déjà à l’état naturel, ou avaient été fabriqués il y a longtemps par une civilisation extraterrestre, nous pourrions visiter des époques passées. Si le premier trou de ver à explorer le temps était fabriqué en l’an 3000, il ne pourrait y avoir aucun touriste temporel en l’an 2000...

LES PARADOXES DU TEMPS

Le plus célèbre de tous les paradoxes du voyage dans le temps est sans doute celui qui concerne le voyageur temporel retournant dans le passé pour tuer ces ancêtres, sa mère par exemple. Le problème devient évident. Si sa mère meurt avant de lui donner naissance, alors lui n’aurait jamais existé et se trouverait de fait dans l’impossibilité de commettre le meurtre. Or, si la femme vit, elle meurt, mais si elle meurt, c’est qu’elle vit ! D’une manière ou d’une autre, il en résulte une absurdité contradictoire.

De nombreuses histoires de voyages dans le temps se sont heurtées à cette incohérence ô combien épineuse. Dans le film Retour vers le futur, Marty McFly n’essaye pas de tuer sa mère, laquelle n’est encore qu’une jeune fille, mais se retrouve impliqué dans sa vie amoureuse au point de risquer d’interférer sur ses plans de mariage. Conséquence, il vacille et se retrouve sur le point d’être effacé de la réalité ! Évidemment, sa disparition ne résoud pas le paradoxe, car si effectivement il venait à disparaître, il lui aurait été impossible de visiter le passé et d’influencer l’histoire... Des paradoxes comme celui-ci viennent du fait que le passé est lié au présent. Il l’est de manière causale. Ainsi, vous ne pouvez pas modifier le passé sans affecter le présent. On parle là de boucle causale... Comme le comportement de nombreux systèmes physiques est très sensible aux petits changements, un « bricolage » – même modeste – sur le passé pourrait conduire à de sérieux bouleversements sur le présent. Imaginez le monde aujourd’hui si Adolf Hitler avait été assassiné en 1939 ! Ou si la minuscule mutation génétique qui créa le premier être humain n’avait jamais eu lieu parce que l’hominidé concerné se serait décalé d’un centimètre sur la gauche, évitant ainsi le rayon cosmique déclencheur de la transformation de l’espèce ! Dans l’histoire de Ray Bradbury, Un coup de tonnerre, un voyageur temporel part dans le passé à la rencontre les dinosaures. Provoquant accidentellement la mort d’un simple papillon, il déclenche toute une série d’évènements qui transforment entièrement le cours de l’histoire. Aussi longtemps qu’elles sont logiques, les boucles causales ne sont pas intrinsèquement paradoxales. Changer le passé reste manifestement paradoxal. Après tout, le passé est le passé. Pourtant, affecter le passé n’a rien de choquant du point de vue logique. Qu’est-ce que cela signifie ? Qu’il n’y a pas d’empêchement logique à ce que certains évènements soient causés par d’autres ultérieurs (ou par un mélange d’évènements ultérieurs).

Par exemple, imaginez un riche investisseur, aventurier, dont l’énorme héritage provient d’un mystérieux bienfaiteur, lequel s’était lié d’amitié avec son arrière grand-mère un siècle auparavant. Notre chanceux investisseur finance un projet de machine à remonter dans le temps, utilise un prototype pour revenir en arrière dans le but de découvrir l’origine de sa fortune. Ne pouvant résister à l’envie de prouver son identité de voyageur temporel, il emporte avec lui un journal qu’il présente dûment à sa jeune arrière grand-mère. Animée d’un esprit d’entreprise, la dame s’intéresse aux cours de la Bourse mentionnés dans le journal, lecture qui lui permet de réaliser des placements fructueux. Vous l’avez compris : ses investissements sont la source de son immense richesse et de celle de son arrière petit-fils. Le voyageur temporel est donc lui-même son mystérieux bienfaiteur ! Il n’y a pas de paradoxe ici car la boucle causale est cohérente. Tout s’imbrique parfaitement. Le paradoxe se présente seulement lorsque nous combinons des boucles causales à un libre-arbitre sans retenue. Car si le voyageur temporel estime qu’il est incapable de (ou qu’il ne souhaite pas) réaliser d’actes malveillants pouvant engendrer des séquences historiques incohérentes – tels le meurtre de sa mère par exemple – alors ce paradoxe particulier est évité.

Pourquoi le libre-arbitre serait-il limité ? Il se pourrait que vous puissiez visiter le passé, mais qu’une fois arrivé sur place, vous vous trouviez continuellement coincé dans ce que vous essayez de réaliser. Si vous tentez de tuer votre mère par exemple, alors le pistolet va se bloquer, ou vous allez être arrêté avant pour comportement suspect, ainsi de suite. Ou peut-être que les désirs qui déterminent vos actes durant ce voyage dans le passé sont simplement dictés par ce qui est cohérent avec le monde futur duquel vous arrivez... Dans tous les cas, le libre-arbitre est un concept délicat, difficile à concilier avec les lois de la physique (même sans voyage temporel !) De nombreux scientifiques et philosophes le rejettent, voyant en lui une illusion. Par ailleurs, il n’est pas nécessaire d’envoyer un être humain dans le passé pour déclencher des conséquences paradoxales. En principe, une simple particule (ou n’importe quelle infime influence physique) peut à elle seule semer la pagaille. Supposez qu’un système sensible soit programmé pour exploser si – et seulement si – il reçoit un signal venu du futur (une heure en avant). Signal qui soit par exemple l’arrivée d’un photon à une fréquence particulière... Le système est placé à côté de l’émetteur de photons. Du coup, envoyer un tel photon dans le passé déclencherait le système et détruirait l’émetteur. Or, si l’émetteur est détruit, cela signifie que le photon n’a jamais été envoyé, non ?

Nous sommes à nouveau face à une contradiction. Si construire une machine à explorer le temps capable d’envoyer des êtres humains vers le passé était irréalisable, il pourrait encore être possible d’envoyer des signaux dans le passé... Une des premières spéculations à ce sujet est fondée sur l’existence de particules hypothétiques baptisées tachyons qui pourraient voyager plus vite que la lumière. Si l’on entend souvent dire que rien ne voyage plus vite que la lumière, au sens strict, ce n’est pas tout à fait vrai. La théorie de la relativité mentionne un mur de la lumière infranchissable. Une particule de matière ordinaire ne peut jamais être accélérée à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Si vous essayez de le faire, plutôt que d’aller de plus en plus vite, la particule deviendra seulement... de plus en plus lourde. Mais voilà, le mur de la lumière joue dans les deux sens : si quelque chose se déplace à une vitesse supraluminique, ce « quelque chose » ne pourra jamais ralentir à une vitesse inférieure à celle de la lumière ! Un tachyon est justement une telle entité coincée de l’autre côté du mur de la lumière, condamnée à se propager continuellement à une vitesse supraluminique. Si les tachyons existent, et peuvent être manipulés, ils pourraient être utilisés pour envoyer un signal dans le passé. Précision, les y envoyer nécessiterait l’aide d’un complice. Voyons cela avec un exemple. D’abord, vous envoyez un signal à un ami à l’aide d’un rayon de tachyons voyageant à une vitesse dix fois supérieure à celle de la lumière (relativement à vous). Ensuite, votre ami renvoie immédiatement le signal à une vitesse à nouveau dix fois supérieure à celle de la lumière (relativement à lui). Si votre ami vient vers vous à une vitesse proche de celle de la lumière, le signal de retour vous atteindra avant que ne soit envoyé le signal d’origine !

Maintenant, quelles sont les chances que les tachyons existent réellement ? La plupart des physiciens sont extrêmement sceptiques à ce propos. En manque de preuves expérimentales, on peut tout de même dire que s’ils existent, ils ont d’étranges propriétés. Par exemple, ils posséderaient une masse imaginaire (au sens mathématique) difficilement conciliable avec la mécanique quantique. Nous n’avons aucune garantie sur le fait qu’ils interagissent avec la matière ordinaire. Dans le cas contraire, il serait de toute façon impossible de les utiliser pour envoyer des signaux... Et même si les tachyons n’existaient pas, on pourrait toujours utiliser les trous de ver ou d’autres systèmes pour envoyer des particules dans le passé... Imaginons une version « boule de billard » du paradoxe de la mère. Kip Thorne et ses collègues ont étudié les boucles temporelles sur le thème du billard. Dans ce jeu modifié, les poches de la table de billard représentent l’entrée et la sortie du trou de ver à explorer le temps. Imaginez une boule se diriger vers une poche, tomber dedans, et... sortir quelques instants plus tôt d’une autre poche de telle manière que la boule entre en collision avec elle-même ! La collision dévie alors la boule de son trajet initiale, lui évitant de tomber dans la première poche. Ici, le libre-arbitre ne vient pas compliquer les choses, pourtant comme dans le paradoxe « matricide », la séquence décrite est incohérente et donc ne se produira pas. D’ailleurs, le paradoxe peut être résolu. Nous pouvons imaginer une histoire légèrement différente. Ici, la boule démarre en se déplaçant de telle sorte qu’elle manquerait la première poche. Cependant, elle recevrait un coup oblique venu d’une boule sortie d’une seconde poche. La collision sert à dévier la boule de façon à ce qu’à présent, elle pénètre dans la première poche et sorte de la seconde un court instant avant sous l’aspect de la boule qui délivre le coup oblique. Thorne a montré que cette séquence – une boule entrée en collision avec son double antérieur de manière à créer une boucle temporelle auto-cohérente – est parfaitement cohérente avec les lois de la physique. Plus perturbant, il a aussi montré qu’il existe plus d’une séquence cohérente d’évènements. Lorsque des boucles causales sont présentes, les lois de la mécanique newtonienne ne prédisent plus une réalité unique.

COMMENT GAGNER DE L'ARGENT ?

Le voyage dans le passé prend des airs absurdes lorsque le voyageur temporel rencontre son double plus jeune. Il se retrouve en double exemplaire ! À noter : vous ne seriez même pas surpris de cette rencontre avec votre double plus jeune, puisque vous Vous souviendriez déjà de ce tête-à-tête de jeunesse... Mieux, la différence d’âge n’a pas besoin d’être importante. En principe, elle pourrait même être d’un seul jour. Dans cette situation, il existerait deux copies virtuellement identiques de vous même. Insolite, n’est-ce pas ? Et cela pourrait aller encore plus loin. Vous pourriez inviter votre double à peine plus jeune que vous à vous accompagner pour un voyage temporel un jour de Plus en arrière. Ainsi, cette fois, il y aurait trois copies identiques de vous-même ! Rien n’empêche ce processus d’être répété encore et encore. En définitive, réalisant des bonds successifs dans le passé, l’explorateur du temps pourrait accumuler de nombreuses copies de lui-même en un seul lieu.

Un tel scénario laisse entrevoir la possibilité de faire rapidement fortune. Prenez un lingot d’or et confiez-le à votre double plus jeune jusqu’à ce qu’il entame le voyage dans le temps. Vous obtenez alors deux lingots d’or. Sans grand effort, vous aurez doubler votre investissement. De cette manière, il est aussi facile de dupliquer les lingots d’or que les gens ! Du point de vue du physicien, dupliquer des entités est très perturbant car l’idée transgresse toutes les lois dites de conservation. Supposez que le lingot d’or soit remplacé par une particule chargée électriquement. Deux charges électriques seraient issues d’une seule. Voilà qui enfreint la loi de conservation de la charge électrique. Le paradoxe est à nouveau évité grâce aux boucles temporelles auto-cohérentes. Exemple : une particule chargée positivement qui traverse un trou de ver y laissera son champ électrique, donnant au trou de ver une charge positive réelle à l’entrée (vers le futur), une autre négative en sortie (vers le passé). La charge négative annule précisément la charge positive supplémentaire que le voyage a créée dans le passé.

COMMENT S'APPROPRIER UNE CONNAISSANCE "TOMBÉE DU CIEL" ?

Le plus déroutant de tous les paradoxes du voyage temporel est illustré par la parabole suivante... Un professeur construit une machine à explorer le temps en l’an 2011 et décide d’aller vers le futur – pas de problème jusque là – en 2020. Lorsqu’il arrive, il cherche la bibliothèque de l’université et parcourt les revues du moment. Dans la section Mathématiques, il remarque un nouveau théorème splendide. Il le recopie soigneusement et retourne en 2011. Là, il convoque un étudiant brillant et lui expose le théorème. L’étudiant s’en va, arrange le raisonnement, rédige un article et le fait publier dans une revue de mathématiques. Revue qui bien sûr n’est autre que celle dans laquelle le professeur a découvert le théorème en 2020 ! Aucune contradiction ici : l’histoire implique une boucle causale auto-cohérente. À proprement parler, il ne s’agit pas d’un paradoxe, seulement de circonstances troublantes. Le problème concerne plutôt l’origine de l’information. D’où vient exactement le théorème ? Pas du professeur, puisqu’il l’a simplement lu dans un journal, pas non plus de l’étudiant puisque lui l’a obtenu du professeur. Finalement, tout se passe comme si l’information concernant le théorème... « tombait du ciel » !

Le fantasme du mouvement perpétuel fait courir d’excentriques inventeurs depuis très longtemps. Toutes les tentatives ont échoué pour des raisons liées à la première et la seconde loi de la thermodynamique, lesquelles déclarent en résumé que l’on ne peut jamais obtenir plus d’un système fermé que ce que l’on y a injecté. Ainsi, les inventions proposées pour le mouvement perpétuel génèrent toujours des pertes de chaleur provenant des frottements (et d’autres inefficacités). En fin de compte, le mouvement s’arrête. L’entropie – la perte de chaleur – et l’information sont étroitement liées. Techniquement, augmenter l’entropie s’apparente à perdre l’information. Bref, se voir offrir sans aucune contrepartie de l’information est, du point de vue du physicien, équivalent à une circulation spontanée de chaleur d’une source froide vers une source chaude : un vrai « miracle » !

Pour David Deutsch, expert en voyages temporels, l’information entrée « de nulle part » dans l’univers est l’un de ces « miracles » et, par conséquent, porte atteinte à la rationalité des lois ordonnées de la nature. Pour cette raison, il pense que le troisième paradoxe est probablement le plus troublant des trois. Peut-être devrions-nous le placer à côté du mouvement perpétuel et de la censure cosmique sur notre liste de paradoxes, puisque tous impliquent une information sans cause entrant « de nulle part » dans l’univers.

COMMENT FORMER UN AUTRE UNIVERS ?

Au cœur des paradoxes du voyage temporel se trouve le problème de causalité : ce qui s’est produit hier affecte ce qui se produit aujourd’hui. Revenez au jour d’hier, essayez de le modifier et vous prenez alors le risque, en réalisant des boucles causales problématiques, de modifier le jour d’aujourd’hui. Mais peut-être existe-t-il une solution plus complète que de limiter les boucles temporelles possibles à celles qui sont auto-cohérentes ? La causalité n’est pas exactement le lien rigide que la plupart des gens imaginent... Au quotidien, le rapport entre cause et effet est indéniable. Néanmoins, le monde familier (tables,
chaises, êtres humains, etc.) dissimule un micro-univers flou de mécanique quantique dans lequel la relation de cause à effet est assez confuse.

Le billard est un bel exemple de la relation de cause à effet. Frappez la boule avec un certain élan de façon à ce qu’elle entre en collision avec une autre boule à l’arrêt. En l’absence de boucle causale, le mouvement des deux boules, après collision, est totalement déterminé par la vitesse initiale et la direction prise par la première boule. Grâce aux lois du mouvement de Newton, vous pouvez calculer à l’avance ce qui se produira après la collision. En effet, ces lois sont strictement déterministes : l’état initial suffit à déterminer complètement l’état final. Et si l’expérience est répétée dans des conditions identiques, le résultat devrait être exactement le même. Autrement dit, si aujourd’hui la boule frappée tombe dans une poche particulière, elle le fera aussi demain (les conditions étant les mêmes). Par conséquent, le fonctionnement ordonné du macrocosme est assuré. Les choses deviennent très différentes dès lors qu’on essaye de jouer au billard... avec des atomes ou des particules (comme des électrons et des protons). Aujourd’hui, un électron pourrait entrer en collision avec un proton et rebondir à gauche. Demain, dans des conditions identiques, il pourrait rebondir à droite. Les lois du mouvement de Newton ne s’appliquant pas ici, elles doivent être remplacées par des règles de mécanique quantique, qui sont elles indéterministes. En clair, l’état d’un système physique à un instant donné ne suffira généralement pas à déterminer ce qui arrivera l’instant suivant. L’incertitude dans le micro-univers est résumée par le principe d’incertitude d’Heisenberg. Bref, la prévision est une activité à magner avec des pincettes dans la théorie atomique !

Généralement, le mieux que l’on puisse faire est d’établir des probabilités, c’est-à-dire de parier sur tel ou tel résultat. Un électron entré en collision avec un proton pourrait rebondir d’un angle parmi toute une série d’angles possibles, et plus probablement sur certains que d’autres... Finalement, la mécanique quantique donne un rapport précis de probabilités, mais n’annoncera généralement pas ce qui se produira dans un cas donné. Les physiciens sont convaincus que l’incertitude quantique est intrinsèque à la nature, qu’elle n’est pas seulement le résultat de l’ignorance humaine des processus impliqués. En d’autres termes, l’électron lui-même ne sait pas avant la collision vers quelle direction il va rebondir. Et bien qu’il reste vrai de dire qu’une collision avec un proton entraîne une déviation de la trajectoire de l’électron, le lien causal est plutôt flou car la trajectoire finale réelle de l’électron est indéterminée. Les simples collisions ne sont pas les seules à être incertaines en physique atomique. Toutes les réactions le sont ! Par exemple, un noyau de l’élément radioactif uranium pourrait (ou non) se désintégrer l’an prochain. Un atome frappant une barrière pourrait rebondir ou bien apparaître de l’autre côté (ayant mystérieusement creusé un tunnel à travers la barrière). Tout cela parce que le lieu où il se trouve précisément à n’importe quel instant demeure incertain.

Dans le monde des atomes et des particules subatomiques, l’incertitude quantique est une évidence. Pour des systèmes plus grands, la confusion est moins prononcée. Lorsqu’on passe à l’échelle de grosses molécules, les effets quantiques sont rarement très importants même si l’incertitude quantique ne disparaît jamais complètement... D’ailleurs, en principe, celle-ci s’applique même aux boules de billard ! Si les évènements dans le micro-univers quantique ne sont
pas complètement fixés par la cause et l’effet, les paradoxes de la boucle causale associée au voyage temporel se présentent sous un nouveau jour. Il est possible de concevoir l’incertitude quantique en termes de mondes possibles. Un électron frappe un proton et peut rebondir soit à gauche, soit à droite. Deux mondes sont alors possibles : l’un avec un électron partant vers la gauche, l’autre avec un électron partant vers la droite. Plus généralement, une réaction atomique ou subatomique aura plusieurs résultats possibles (peut-être même un nombre infini) donc de nombreux univers alternatifs sont disponibles presque à chaque fois qu’il arrive quelque chose à une particule subatomique.

La question d’incertitude quantique se pose lorsque nous nous demandons : lequel des univers possibles correspond à l’univers réel ? Évidemment, nous ne pouvons le savoir à l’avance – c’est bien cela l’incertitude quantique ! – mais la plupart des gens supposent qu’il ne peut y avoir qu’un seul monde réel, tous les autres représentant des mondes potentiels non réalisés... Si tel est le cas, se pose ensuite un problème profond concernant la connexion « en douceur » entre le monde quantique de multiples réalités potentielles et le monde classique (notre quotidien) d’une réalité unique. Personne ne parvient à s’entendre sur la manière de réaliser cette connexion. De plus en plus de physiciens croient que la meilleure façon de l’approcher est de supposer que chacun de ces univers alternatifs est tout aussi réel que les autres. En d’autres termes, il n’est nul besoin de faire une transition de plusieurs mondes possibles vers un monde réel, car tous les mondes quantiques possibles existent vraiment ! Dans cette interprétation « à univers multiples » de la mécanique quantique se trouve une infinité d’univers parallèles, chaque alternative quantique possible étant représentée dans un univers, quelque part... Il existera un univers dans lequel des atomes de votre corps seront situés à des places légèrement différentes, un autre dans lequel le président Kennedy n’aura pas été assassiné, d’autres encore qui ne compteront pas de planète Terre, etc. Chaque univers possible sera là quelque part, « là » ne signifiant pas en dehors de l’espace, mais en un certain sens « au côté de » notre espace-temps (donc il s’agira d’univers « parallèles »). Des millions et des millions de ces autres univers comporteront des copies de vous-même, chacune ayant le sentiment d’être unique et de vivre dans la seule vraie réalité...

Élucider les paradoxes du voyage dans le temps en invoquant des réalités parallèles a longtemps été un système employé par les auteurs de science-fiction. L’idée de base ? Le voyageur temporel interférant sur l’histoire, l’univers bifurque en deux branches (ou plus). David Deutsch fait partie des scientifiques qui proposent cette issue de secours. Il a montré que l’interprétation à univers multiples de la mécanique quantique résout les paradoxes du voyage dans le temps. Prenons le paradoxe matricide. Supposons que le voyageur temporel retourne dans le passé et commette le meurtre. Cette fois pas d’erreur ; la mère est bien morte. Mais quelle mère ? Souvenez-vous : il existe toute une collection de mères parmi le nombre prodigieux de réalités parallèles... Dans le « multivers » de mondes parallèles quantiques, vous pourriez modifier le passé d’un monde parallèle en laissant votre propre monde intact ! En effet, l’acte commis – le meurtre – divise la réalité en deux voies, l’une avec la mère décédée, l’autre avec la mère en vie. Mais les possibilités coexistent côte à côte dans l’immensité du multivers quantique.

N’importe quelle « branche » du multivers (chacune étant une réalité spécifique) est parfaitement auto-cohérente, mais des interactions causales entre les branches n’ont pas besoin de respecter un ordre chronologique défini. Dans l’hypothèse de Deutsch, vous pouvez avoir le beurre et l’argent du beurre : le voyage dans le temps et un libre-arbitre sans entrave sont apparemment permis tous les deux ! L’intérêt d’invoquer le multivers quantique pour résoudre les paradoxes du voyage dans le temps divise les scientifiques. Pour certains, les réalités parallèles sont encore plus absurdes que les boucles temporelles (ils ne sont convaincus par aucune des deux théories). Mais que l’on accepte ou non l’interprétation à univers multiples de la mécanique quantique, la nature obéit à la mécanique quantique ! Et n’importe quelle analyse finale d’une situation physique doit être poursuivie à un niveau quantique. Les boucles causales survenant lors d’un voyage temporel semblent amplifier le phénomène quantique (normalement confiné au domaine atomique) au niveau de la vie quotidienne. Donc, nous ne pouvons pas éviter d’ajouter l’étrangeté de la réalité quantique à la bizarrerie du voyage dans le temps...

PROTECTION DE LA CHRONOLOGIE

Le voyage dans le temps peut paraître amusant pour les fans de science-fiction. Par contre, pour les physiciens, l’idée est absolument effrayante... Pour quelles raisons ? La pléthore de paradoxes que déclencherait un voyage dans le passé ! De plus, la possibilité que les boucles causales puissent être imminentes semble si pathologique du point de vue des physiciens qu’elle produirait de profonds effets physiques. Si profonds en fait qu’ils pourraient empêcher toute tentative de créer une machine à explorer le temps... Parmi les théoriciens qui ont exprimé de sérieux doutes quant au fonctionnement de trous de ver ou autres machines à explorer le temps se trouve Stephen Hawking. C’est lui qui a proposé la « conjecture de protection chronologique », laquelle, plus simplement, raconte que la nature se présente toujours avec un obstacle destiné à empêcher tout voyage dans le passé (« rendant l’histoire sûre pour les historiens » comme il l’expliquait).

Qu’est-ce qui n’irait pas alors si une supercivilisation tentait de fabriquer une machine à explorer le temps sous la forme d’un trou de ver ? L’antigravité, par exemple, phénomène trop instable à maîtriser dans des scénarios réalistes... Démontrer que l’énergie négative est physiquement possible dans certaines circonstances inhabituelles est une chose. Mais c’en est une autre d’espérer la voir surgir à l’intérieur d’un trou de ver ou de tout autre système permettant d’explorer le temps avec la puissance nécessaire pour accomplir un tel voyage. Difficile de se prononcer sur le sujet : des études mathématiques suggèrent que l’antigravité dans les champs quantiques apparaît dans une gamme de circonstances assez large. Et pour le moment, il n’y a pas de théorème général indiquant précisément quelles sont les limites...

Même si l’antigravité (ou la matière exotique nécessaire) pouvait être déployée de manière appropriée, d’autres problèmes se manifesteraient. La matière exotique se répandant dans la gorge du trou de ver pourrait interagir avec de la matière normale tentant de traverser le trou de ver, et gêner son développement ou le détruire. Une autre difficulté concerne le comportement du vide quantique au voisinage d’un trou de ver (ou d’autres types de machines à explorer le temps) : la jonction entre la région de l’espace-temps autorisant les boucles causales d’une part, et d’autre part, celle de l’espace-temps « normal », là où passé et futur ne sont pas enchevêtrés. L’interface entre les deux est appelée horizon chronologique. Le franchir entraîne l’entrée à l’intérieur d’une région de l’espace-temps où les particules peuvent tourner et tourner indéfiniment dans des boucles causales. Ces particules en question comprennent les photons virtuels de l’état de vide quantique. Plus simplement, chaque fois qu’un photon virtuel effectue un circuit dans le temps, il double l’énergie empruntée. Des calculs montrent qu’à l’approche de l’horizon, les photons virtuels circulent autour de boucles causales presque fermées. Or, plus ils s’approchent de l’horizon, plus la fermeture des boucles risque de se produire. Étant donné les incertitudes inhérentes au comportement de particules quantiques comme les photons, l’horizon n’agit pas comme une frontière nette. La simple menace de fermeture causale imminente est suffisante pour relancer les photons virtuels sans limite, lesquels entassent de plus en plus d’énergie à l’approche de l’horizon ! Cette escalade galopante de l’énergie générerait probablement un immense champ gravitationnel qui déformerait l’espace-temps et détruirait la machine à voyager dans le temps...
Je dis « probablement » car nous n’avons pas encore de théorie de la gravitation quantique suffisamment satisfaisante pour vérifier ce qu’il se produirait en effet en de pareilles circonstances. Du coup, l’argument-catastrophe du vide quantique est suggestif, maisjusqu’ici, pas fatal. Pour l’instant, la conjecture de protection chronologique reste dans l’incertitude : espoir pour certains, pas très « sexy » pour d’autres !

INVERSER LE TEMPS

Le voyage dans le temps ne doit pas être confondu avec un sujet tout aussi fascinant (et spéculatif) : l’inversion du temps. Depuis l’époque de Platon au moins, philosophes et scientifiques ont songé à cette idée du temps « s’écoulant en arrière ». En réalité, l’expression est impropre. Le temps ne s’écoule nulle part. Aussi est-il plus précis de parler de systèmes physiques qui remonteraient le temps, comme un film que l’on fait revenir en arrière. Cela pourrait-il se produire ? L’eau pourrait-elle s’écouler en amont, et les morceaux d’un œuf cassé, se reconstituer en une coquille entière ? Voyons cela ! Imaginez une boîte rigide contenant une douzaine de molécules de gaz qui se déplacent de manière chaotique et entrent en collision avec les autres, et les parois de la boîte. Supposez qu’à un certain moment, toutes les molécules soient réunies dans un même coin de la boîte. Cet arrangement ne tiendrait pas longtemps car les molécules en mouvement rebondiraient, puis se disperseraient dans l’espace disponible. La transition de « réunies » à « dispersées » fournit une frise du temps permettant de distinguer le passé du futur. À notre échelle, l’existence de telles transitions dans le monde donne l’impression que le temps a une direction définie. L’inversion du temps occasionnerait alors des évènements comme la ruée des molécules de gaz dans le coin d’une boîte. Une telle chose est-elle crédible ? Certainement. On s’attendrait à ce qu’après une durée suffisamment longue, une douzaine de molécules en mouvement au hasard finissent par se retrouver ensembles dans un angle de la boîte simplement par chance... En fait, il peut être prouvé mathématiquement que de telles répétitions doivent arrivées à maintes reprises.

Maintenant, qu’une poignée de molécules « reviennent en arrière » est une chose, que l’univers entier fasse de même en est une autre ! De plus, l’attente nécessaire pour que les choses reviennent à leur arrangement initial augmente rapidement avec chaque particule supplémentaire impliquée. Une chambre classique contient plus 1024 molécules d’air. Il leur faudrait bien plus de temps que celui écoulé depuis la création de l’univers pour se réunir dans un seul coin ! Point positif : nous ne sommes pas prêt d’être asphyxiés dans une pièce pour cette raison. Mais au juste, qu’est-ce que tout cela signifie ? Qu’en principe, le monde pourrait retourner à l’état dans lequel il était (en 1900 par exemple), mais qu’il est extrêmement improbable que cela se produise en l’espace d’une vie humaine... à moins qu’il n’y ait une conspiration cosmique programmée parmi les innombrables particules ?

Selon certains physiciens, une telle conspiration pourrait être programmée dans les conditions initiales de l’univers, laquelle contraindrait finalement le cosmos entier à revisiter sa condition de départ dans le Big Bang. Dans ce cas, nous ne le saurions probablement pas. Si cette étrange inversion se produisait, elle différerait de manière fondamentale du voyage dans le temps tel que je le présente ici. Renverser le temps implique de re-créer le passé, pas de le revisiter. Si l’univers devait faire machine arrière, alors l’activité du cerveau humain également. Nous ne verrions pas le grand film cosmique défiler à l’envers, les étoiles aspirant la lumière, les trous noirs vomissant des gaz... tout simplement, parce que nos esprits et nos sens seraient eux aussi dans un mécanisme d’inversion ! Par conséquent, vivre dans un univers dans lequel le temps « s’écoule en arrière » ne nous choquerait pas plus que de vivre dans celui que nous observons maintenant.

POURQUOI ÉTUDIER LE VOYAGE DANS LE TEMPS ?

Le sujet, se présentant à maintes reprises à la fois dans les romans classiques et de science-fiction, a fourni un terreau fertile d’idées aux écrivains du siècle dernier. Il a aussi provoqué un long débat (plutôt confus) parmi les philosophes à propos de la nature du temps et des contradictions logiques qui semblent apparaître dès que le voyage dans le passé est évoqué. Le plus souvent pourtant, les chercheurs, eux, ont évité le sujet. Aujourd’hui, la recherche sur le voyage dans le temps est passée à quelque chose de l’ordre de l’industrie artisanale dans la communauté de la physique théorique. Certains trouvent cela surprenant. Nous avons vu comment le sujet semblait encore fantaisiste, lui qui fait appel à des idées extrêmement spéculatives de trous de ver, d’ingénierie cosmique et de formes de matière exotique. Par conséquent, comment les scientifiques peuvent-ils justifier passer un temps précieux et dépenser des fonds de recherche sur un sujet aussi frivole ?

Bien sûr, il ne faut pas nier son côté amusant, ni que certains scientifiques le traitent comme un jeu intellectuel. Mais il a aussi un côté sérieux. N’oubliez pas que l’expérience de pensée fait partie intégrante du processus scientifique ! L’invention par le scientifique de tels scénarios (lesquels, sur l’instant, peuvent sembler farfelus) a pour but de tester les théories en cours au-delà de leurs limites. Pourquoi travailler ainsi ? Pour soulever les défauts de logique ou les incohérences de la théorie... Ainsi, la réflexion a permis à Galilée de déduire la loi de chute des corps (tout cela par pur raisonnement) ! Elle a aussi mené Einstein à prédire correctement l’effet de dilatation du temps. Dans les années 1930, les expériences de réflexion comme celles associées au célèbre paradoxe du chat de Schrödinger ont joué un rôle important dans l’éclaircissement de la signification de la mécanique quantique. De manière significative, les progrès technologiques permettent désormais à de nombreuses expériences de pensée d’être réalisées comme des expériences réelles.
Le simple fait que le voyage dans le temps semble improbable, voire impossible pour nous aujourd’hui, ne signifie pas que nous pouvons nous permettre d’ignorer ses implications. Il se pourrait que des voies de construction de machines à explorer le temps plus faciles soient découvertes un jour, des voies qui ne nécessiteraient pas les ressources d’une supercivilisation... Pour le moment, la seule possibilité de visiter le passé ou d’y envoyer des signaux représente un sérieux challenge pour notre compréhension de la physique (sans même nous soucier de savoir si oui ou non le voyage dans le temps deviendra un jour réalité) ! Les chercheurs s’accordent à dire que la moindre tentative de conception d’une telle machine générerait certainement des effets de vide quantique dramatiques, conséquences qui ne peuvent être complètement explorées sans une théorie de la gravitation quantique fiable. Puisque établir une telle théorie est l’une des priorités actuelles pour les physiciens théoriciens, l’étude des boucles temporelles et l’éclairage qu’elle offre sur la structure causale profonde de l’univers tombe – pour ainsi dire – à point nommé !

Une part de la fascination qui entoure l’exploration du temps concerne les paradoxes liés au voyage dans le passé. Le but de la science étant de fournir une image cohérente de la réalité, si une théorie scientifique produit des prédictions véritablement paradoxales (plutôt que seulement étranges ou allant contre l’intuition), celles-ci sont d’excellentes raisons pour la rejeter... Comme nous l’avons vu, le voyage temporel est « bourré » de paradoxes. Comment les traiter ? À ce sujet, les opinions divergent sensiblement. Peut-être que les boucles causales peuvent être conçues de manière auto-cohérente ? La réalité se compose peut-être d’univers multiples ? Ou peut-être encore nous faut-il revoir de près notre description de la nature ? D’un autre côté, il se peut aussi qu’il n’y ait aucune possibilité d’échapper à la nature paradoxale du voyage dans le temps et que nous soyons obligés d’invoquer la conjecture de protection chronologique d’Hawking et de renoncer à toutes les théories qui permettent le
voyage dans le passé...

Les tentatives de description quantique de la gravitation les plus récentes sont formulées dans le contexte plus large d’une théorie physique complètement unifiée. Dans celle-ci, toutes les particules et les forces de la nature, dans l’espace et le temps, sont amalgamées dans un plan mathématique commun. Théorie à la mode parmi ces « théories du tout » ? Celle des supercordes, dont la présentation la plus complète est connue sous le nom énigmatique de « théorie-M ». Il est fascinant de supposer que la protection de la chronologie puisse être un principe global de la nature au même titre que la seconde loi de thermodynamique par exemple. Nous pourrions d’ailleurs dresser une liste de tabous cosmiques :

Pas de machines à remonter le temps !
Pas de machines à mouvement perpétuel !
Pas de singularités nues !
Etc.

Et l’utiliser comme un filtre à théories physiques. Toutes les théories qui ne respecteraient pas les tabous de la liste seraient alors rejetées... Voilà qui serait une excellente façon d’éliminer les thèses concurrentes ! Si la liste était assez longue, il pourrait même arriver que seule une « théorie du tout » passe au travers du filtre. Nous pourrions enfin répondre à la question scientifique suprême : « Pourquoi cet univers-là plutôt qu’un autre ? »


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