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Petit guide pratique pour candidat au voyage temporel

Par
Harold Lloyd dans le film "Safety last !".
Harold Lloyd dans le film "Safety last !".

Peut-on voyager dans le temps ? Les physiciens eux-mêmes se disputent encore sur la question. Pour les uns, les paradoxes temporels sont interdits par les lois de la physique, pour d'autres cela renvoie à des questions philosophiques. Petit guide du voyage dans le temps, en quatre sauts temporels.

"Faut voir grand dans la vie ! Quitte à voyager à travers le temps au volant d'une voiture, autant en choisir une qui ait de la gueule !”, assurait Emmett Brown à propos de sa Delorean, dans Retour vers le futur. En matière de fiction, il faut bien l’admettre, les machines à voyager dans le temps n’ont pas toujours eu les designs les plus flamboyants, à commencer par l’originale, celle du film adapté du roman de H.G. Wells La Machine à explorer le temps, qui tenait plus du canapé-luge que du coupé sportif.

La machine à voyager dans le temps, dans le film inspiré du roman de H.G Wells, en 1961.
La machine à voyager dans le temps, dans le film inspiré du roman de H.G Wells, en 1961.

Mais comment pourrait-on, réellement, voyager dans le temps ? “Peut être que l’idée qu’on se fait [du temps] est fausse. Peut-être que le vrai temps est autre chose que ce qu’on imagine”, questionnait encore le physicien et producteur de France Culture Etienne Klein ce jeudi, dans l'émission de la Méthode Scientifique : "Pourquoi le temps passe-t-il ?". Et c’est bien ce sur quoi les romans et films de science-fiction tendent à faire l’impasse : le temps est, dans une certaine mesure, indéfinissable, ce qui rend jusqu'à l'expression “voyage dans le temps” impropre. Pourtant, la fiction n'est pas toujours si éloignée de la réalité, et certains scientifiques estiment ces détours par le passé et le futur possibles, malgré les paradoxes qui, dans les univers fictifs, sont souvent tenus pour responsables de rien de moins que la destruction de l’univers. Petite virée dans notre machine à voyager dans le temps, ou plutôt à comprendre le temps, avec Marc Lachièze-Rey, astrophysicien, théoricien et cosmologue français du CNRS.

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1. Définir le temps avant de pouvoir y voyager

"Puisque le passé n'est plus, puisque l'avenir n'est pas encore, puisque le présent lui-même a déjà fini d'être avant même qu'il a commencé d'exister, comment pourrait-il y avoir une réalité du temps ?" Aristote

C’est certainement le concept le plus difficile à appréhender : le temps, individuellement, n’existe pas. “Pour comprendre le voyage dans le temps, il faut d’abord comprendre que le temps n’existe pas, comme le dit la relativité générale, comme le disait Einstein et comme on le constate dans les expériences et les observations un peu précises”, précise Marc Lachièze-Rey.

Le temps et l’espace sont, selon la relativité générale, indissociables et s’influent respectivement : ainsi, plus la masse des objets est conséquente, plus l’effet de gravitation influe sur le déroulement du temps. “Contrairement à ce qu’on croit, une horloge ne mesure pas le temps, mais une durée de sa propre histoire”, poursuit l’astrophysicien. Ainsi, si on prend deux horloges parfaitement synchronisées et qu’on les laisse côte à côte, elles resteront synchronisées. Mais si l’une des deux horloges est montée de ne serait-ce que quelques étages, où le centre de gravitation diffère, alors elle va se désynchroniser d’une infinitésimale fraction de seconde. “Les horloges ne mesurent donc pas le temps, si elles mesuraient le temps, elles resteraient synchronisées. Une horloge mesure la durée d’une histoire qui lui arrive. Et la relativité générale permet tout à fait de calculer cela.”

C’est pour cette raison même que sur les satellites GPS, les horloges doivent régulièrement être resynchronisées pour correspondre à l’heure terrestre.

Ce que dit Einstein c’est que même si vous avez deux histoires qui commencent au même endroit et au même moment et se terminent au même endroit et au même moment, elles n’ont pas la même durée. Donc le temps ne peut pas exister.” Or, si le temps n’existe pas, cela rend en théorie possible ce qu’on appelle le voyage temporel.

Des montres démontées.
Des montres démontées.

2. Voyager dans le futur : le paradoxe des jumeaux

Puisque le temps est toujours constitué du passé, du futur et du présent, les options ne sont pas légion : on peut tenter de visiter le passé ou le futur. Dans ce dernier cas, l’expérience a déjà prouvé que c’était possible, en la forme du “Paradoxe des jumeaux”, une expérience de pensée imaginée par le physicien Paul Langevin en 1911, dans laquelle il met en évidence les effets de la relativité restreinte, c’est-à-dire que le temps s’écoule plus lentement dans un objet en mouvement.

Pour simplifier, dans cette expérience, des jumeaux sont séparés à l’occasion d’un voyage spatial : l’un, Olivier, reste sur Terre, l’autre, Antoine, effectue un voyage de plusieurs années dans l’espace à bord d’un vaisseau spatial se déplaçant à 90 % la vitesse de la lumière. Quand il revient sur Terre après un voyage de 22 ans, conformément aux lois de la relativité générale, il est dorénavant plus jeune que son jumeau resté sur place. Si pour Olivier il s’est bien écoulé 22 ans, pour Antoine le voyage n’a duré que 10 ans.

A écouter également : Une histoire particulière, "Jumeaux, un seul être vous manque et tout est dépeuplé", sur les jumeaux astronautes de la NASA : Mark et Scott Kelly. L'un d'entre eux est resté sur Terre tandis que l'autre a passé 342 jours dans l'espace, devenant à la fois plus jeune et plus vieux que son frère.

En l’absence de fusées capables d’atteindre des vitesses proches de celle de la lumière, l’expérience a été réalisée à l’aide de deux horloges atomiques placées dans deux avions commerciaux, qui firent deux fois le tour du monde, l'un vers l'est et l'autre vers l'ouest. A l’arrivée, le décalage temporel des deux horloges a confirmé la théorie qu’une différence de vitesse influe sur la dilatation du temps.

Les jumeaux de la Nasa, Mark et Scott Kelly.
Les jumeaux de la Nasa, Mark et Scott Kelly.
- NASA

3. Faire une boucle vers le passé : le paradoxe du grand-père

Un voyageur ou une particule décrit une ligne dans l’espace temps qui s’appelle sa ligne d’univers, rappelle Marc Lachièze-Rey. Ce qu’on appelle voyage dans le temps c’est quand la ligne d’univers d’une particule, d’un voyageur, va faire une sorte de boucle.” Dans la ligne d’univers de quelqu’un, tous les événements vécus de la naissance à la mort sont inscrits dans l’espace-temps et forment ainsi une ligne continue et unique. Le voyage dans le temps représenterait la même ligne, mais décrivant une boucle. “Le point qui me représente à 20 ans et le point qui me représente à 40 ans pourraient être proches de l’autre : autrement dit je peux rencontrer ma version de moi-même à 20 ans et même me parler, me faire passer un message.

C’est aussi le principe du paradoxe du grand-père : dans Le Voyageur imprudent, de René Barjavel, le protagoniste, en revenant dans le passé, tue par erreur son grand-père. Or, si son aïeul est mort, le protagoniste ne peut exister... et ne peut donc pas le tuer. D’où le paradoxe.

Ce que dit la physique du paradoxe du grand-père, c’est qu’une loi va vous empêcher de le tuer. Les solutions qui ne sont pas cohérentes ne sont pas des solutions de la physique. Donc le paradoxe du grand père n’est pas une solution de la physique”, estime à ce sujet Marc Lachièze-Rey.

Une des solutions soulevées pour résoudre le paradoxe du grand père est la théorie dite “des mondes possibles” : chaque modification apportée à la ligne d’univers entraînerait une ramification de l’espace-temps, créant ainsi autant de lignes de causalité que nécessaire : une où le grand-père n’est pas été tué et où le petits-fils peut donc naître, l’autre étant un univers où le petit-fils tue le grand-père et où le futur existe donc sans ce dernier.

Reste que les chercheurs sont loin d’être tombés d’accord sur la question : “Il y a des physiciens qui disent qu’on ne peut pas admettre le paradoxe temporel et qu’il faut ajouter une loi dans la physique pour l’empêcher, d’autres qui pensent que c’est possible”, ajoute Marc Lachièze-Rey, avant d’ajouter qu’en plus de soulever des problèmes physiques, la question soulève des problèmes philosophiques.

Le générique de la série Dr Who, qui raconte les aventures d'un voyageur capable de traverser le temps et l'espace.
Le générique de la série Dr Who, qui raconte les aventures d'un voyageur capable de traverser le temps et l'espace.
- NeonVisual

4. Voyager dans le temps : au prix du libre-arbitre ?

Ainsi le célèbre physicien Stephen Hawking a émis la "conjecture de protection chronologique", énonçant qu’il devait exister dans la nature des lois physiques que nous n’avons pas encore découvertes qui interdisent le phénomène de voyage temporel. A l’inverse, d’autres estiment que selon nos théories actuelles, le voyage temporel est envisageable.

Si le voyage dans le temps existe, le problème est également d’ordre philosophique, poursuit Marc Lachièez-Rey. Si moi j’ai 40 ans et que je me vois moi même à 20 ans, je peux me raconter à ma version de moi même plus jeune tout ce qui peut arriver dans les vingt années qui suivent. Ce qui pose un problème c’est que ça ne peut pas être changé : ça pose des questions autour du libre arbitre. Est-ce que la physique remet en cause le libre arbitre ? Il y a toute une problématique qui dépasse le cadre même de la physique.

Si on admet qu’on peut voyager dans le passé ou le futur, on admet par extension que tout est déjà écrit. Et si le voyage dans le temps est possible et que la physique n’admet par le paradoxe, alors on doit s’interroger sur la notion de destin et de libre-arbitre. Existe-t-il, ainsi, des lois inconnues de la physique qui empêcheraient de modifier le passé et le futur ?

Dans son ouvrage intitulé “Voyager dans le temps : la physique moderne et la temporalité”, Marc Lachièze-Rey propose une autre solution : selon lui, le voyage temporel ne peut exister que pour des systèmes physiques très simples comme une particule élémentaire, et ne peut pas exister pour un système complexe, comme un cerveau humain par exemple. Pour un personnage humain, un système physique suffisamment complexe, ce genre de voyage temporel est impossible, conformément aux propriétés de la gravitation et de l’espace temps.

“Le voyage temporel tel que la relativité permet de l’envisager n'entraîne aucun paradoxe logique. Il entraîne des questions fondamentales sur notre libre arbitre et sur notre capacité à décider de notre futur. Mais la physique normale entraîne déjà ce genre de questions.”

Reste, cependant, un ultime paradoxe : si le voyage dans le temps est possible, alors pourquoi aucun voyageur du futur n’est-il d’ores et déjà venu nous en parler ? Et s'il venait à le faire, aurions-nous la liberté de le croire ?