Qui parmi nous n’aimerait pas retourner dans le temps ? Aller voir un proche perdu, changer un événement de notre vie, ou encore, changer un pan entier de l’histoire de l’humanité. Si seulement nous le pouvions, de quelle manière pourrions-nous y arriver ? Plusieurs physiciens se sont penchés sur la question et pour vous, Impact Campus tente d’y voir plus clair.

Par Jimmy Lajoie-Boucher, journaliste collaborateur

Pour répondre à ces questions, il faut d’abord s’arrêter sur ce qu’est le temps. Le temps n’est pas une mesure conventionnelle comme le système de mesure normalisé que nous avons établi. Bien que ce système soit essentiel à notre fonctionnement en société, il ne représente pas le temps universel dont nous voulons percer le mystère. Il n’existe pas de phrase spécifique pour définir le temps sauf quelques exemples tels que « continuité indéfinie » ou encore « point repérable dans une succession par référence à un avant et un après ». Rien pour nous aider vraiment. Nous ne pouvons qu’en comprendre l’essence même. Seulement si nous voulons en faire une version vulgarisée, dans le but de comprendre le temps universel, nous pourrions le définir ainsi : la distance que parcourt la lumière en une seconde, soit 300 000 kilomètres par seconde.

Le temps plus approfondi

Les physiciens savent aujourd’hui que le temps équivaut à l’espace. Dans cette optique, pour saisir la chose, il est aussi établi que la vitesse suprême est celle de la lumière. Il est aussi reconnu que notre univers est en expansion depuis le big bang. Le vrai temps universel serait donc la taille prise par cette expansion selon une mesure de temps donnée, disons une seconde. Donc pour visualiser ce que représente l’espace-temps, imaginons que l’endroit où s’est produit le big bang est le milieu de l’univers et que l’expansion de l’univers est par conséquent tout le temps que celle-ci a parcourue depuis le big bang soit, 13,5 milliards d’années en largeur, longueur et profondeur. L’espace-temps est donc la conjoncture de ces trois dimensions et en forme en quelque sorte une quatrième. Donc ce que la lumière parcourt depuis 13,5 milliards d’années est l’espace-temps et sa limite actuelle serait 13,5 milliards d’années en temps et distance. Pousser plus loin l’explication serait tourner autour des mêmes notions et ne ferait que brouiller l’image faite.

Ah oui, les voyages dans le temps !

Notre univers comme vu plus haut est un immense ovale en expansion depuis des milliards d’années. Comme tous les ovales, il y a donc des courbes. Les corps célestes dans l’univers, par la force gravitationnelle, suivent donc ces courbes tout en se déplaçant sur eux-mêmes bien sûr, mais aussi en suivant l’expansion continue de l’univers, qui se trouve à être encore sur l’élan de l’explosion du big bang. Maintenant, la lumière peut se déplacer en ligne droite en échappant à ces forces gravitationnelles, car elle compense la gravité par la vitesse. Ce qui lui permet d’échapper à son attraction.

Supposons alors que nous possédions un vaisseau spatial, qui peut voyager à une vitesse s’approchant de celle de la lumière et part conséquence, pourrait lui aussi déjouer la gravité et faire fi de ces courbes dans l’univers. Ce vaisseau pourrait donc parcourir par exemple une distance de trois années-lumière pendant que la Terre en parcourait quatre. Donc notre vaisseau aurait parcouru la même distance que la Terre, en moins de temps. Ainsi, avec les mesures appropriées, notre vaisseau pourrait parcourir un aller-retour en ligne droite pour rattraper la course de la Terre dans sa courbe et l’humain dans ce vaisseau pourrait venir se serrer la main avant de partir. Voici un exemple de voyage dans le temps qu’il serait théoriquement possible d’effectuer.

Un autre type de voyage dans le temps qu’il nous serait possible d’effectuer est un voyage dans le futur. Nous savons que plus un corps va à une grande vitesse, plus le temps est long. Si nous reprenons nos courbes gravitationnelles dans l’univers, et bien pendant que la Terre parcourt un aller-retour, nous dans notre vaisseau, nous planchons en ligne droite donc en théorie nous pouvons parcourir plus de courbe qu’elle dans un même temps. Donc pour une même distance parcourue, nous avons plus de temps qui passe. Pour en revenir à notre voyage dans le futur, sachant ce que nous savons maintenant, pour un voyage de dix ans à une vitesse proche de celle de la lumière, nous reviendrions sur Terre et mille ans auraient passé.

Des tunnels, des cordes…

Nous avons vu jusqu’à présent des moyens concrets de voyager dans le temps, mais il y a aussi certains moyens possibles en théorie. En d’autres mots, par des calculs mathématiques, des physiciens s’amusaient à tester si leurs théories pouvaient être possibles selon les lois qui régissent l’univers. Une des méthodes pour faire des voyages dans le temps et l’espace, est celle des trous de verre. Ils sont nommés ainsi, car pour se faire une idée de comment ils fonctionneraient, les scientifiques ont donc imaginé l’univers dans une pomme, laquelle serait transpercée par un tube de verre. Il est ainsi possible de voyager d’un endroit à l’autre de l’univers en évitant les courbes gravitationnelles décrites plus haut. Ainsi, dans l’univers il s’ouvrirait des tunnels où il serait possible de voyager dans l’espace et le temps. Ces trous de verre n’ont jamais été aperçus, mais selon les lois de la relativité d’Einstein, leur existence a été démontrée mathématiquement. Il y aurait aussi les cordes cosmiques. Ces cordes seraient de minuscule filament d’énergie, dont la grosseur serait inférieure à un noyau atomique, mais dont la longueur pourrait varier. Ils seraient en fait des résidus de l’énergie du big bang qui parcouraient l’univers un peu partout. Ces cordes génèreraient une immense force gravitationnelle, ce qui permettrait bien entendu de créer des raccourcis dans l’espace-temps. Le principe est le suivant. Il est admis en physique que nous ne pourrions pas créer un vaisseau qui va à la vitesse de la lumière, mais qui s’en approcherait, c’est possible. Cependant, il est possible d’emprunter des raccourcis pour devancer la lumière dans sa course. Pour bien visualiser l’idée, il suffit de tendre un drap pour qu’il soit totalement plat à sa surface. Dessinez un point (a) et un point (b) à vingt centimètres de distance. Ensuite, entre les deux points, pliez le drap pour lui enlever dix centimètres par exemple. La plie représente ce qu’une immense force gravitationnelle pourrait créer entre deux points distants de l’univers. Notre vaisseau pourrait ainsi surpasser la lumière qui elle suivrait le trajet normal.

Crédit : Jason Leung

La nature

Pour conclure, l’espace-temps est un sujet très fascinant, mais chaque moyen que nous avons vu comporte aussi des contrepoids. Comme-ci la nature ne voudrait pas que le secret des voyages temporels soit percé pour diverses raisons. Ces contrepoids sont complexes et il faudrait un autre article pour les aborder. Plusieurs physiciens croient cependant qu’avec une meilleure connaissance de la physique quantique, les forces qui s’exercent au cœur même de l’atome, nous pourrions en quelque sorte tricher sur ces contrepoids. Ainsi, il reste tout de même fascinant de voir que les voyages dans le temps sont possibles, et aussi peut-être un jour réalisables.