Le voyage dans le temps pourrait être possible, mais seulement avec des lignes temporelles parallèles

Avez-vous déjà fait une erreur que vous aimeriez pouvoir défaire ?

Corriger les erreurs du passé est l’une des raisons pour lesquelles nous trouvons le concept de voyage dans le temps si fascinant. Comme le dépeint souvent la science-fiction, avec une machine à voyager dans le temps, rien n’est plus permanent – vous pouvez toujours revenir en arrière et changer les choses. Mais le voyage dans le temps est-il vraiment possible dans notre univers, ou s’agit-il simplement de science-fiction ?

Notre compréhension moderne du temps et de la causalité nous vient de la relativité générale. La théorie du physicien théoricien Albert Einstein combine l’espace et le temps en une seule entité – “l’espace-temps” – et fournit une explication remarquablement complexe de leur fonctionnement, à un niveau inégalé par toute autre théorie établie. Cette théorie existe depuis plus de 100 ans et a été vérifiée expérimentalement avec une très grande précision. Les physiciens sont donc pratiquement certains qu’elle fournit une description précise de la structure causale de notre univers.

Pendant des décennies, les physiciens ont essayé d’utiliser la relativité générale pour déterminer si le voyage dans le temps était possible. Il s’avère que l’on peut écrire des équations qui décrivent le voyage dans le temps et qui sont totalement compatibles et cohérentes avec la relativité. Mais la physique n’est pas des mathématiques, et les équations n’ont aucun sens si elles ne correspondent à rien dans la réalité.

Arguments contre le voyage dans le Temps

Deux questions principales nous font penser que ces équations ne sont peut-être pas réalistes. Le premier est d’ordre pratique : la construction d’une machine à voyager dans le temps semble nécessiter de la matière exotique, c’est-à-dire de la matière à énergie négative. Toute la matière que nous voyons dans notre vie quotidienne a une énergie positive – la matière à énergie négative n’est pas quelque chose que l’on peut trouver n’importe où. La mécanique quantique nous apprend qu’il est théoriquement possible de créer une telle matière, mais en trop petites quantités et pour des durées trop courtes.

Cependant, rien ne prouve qu’il est impossible de créer de la matière exotique en quantité suffisante. En outre, d’autres équations peuvent être découvertes qui permettent de voyager dans le temps sans nécessiter de matière exotique. Par conséquent, cette question pourrait n’être qu’une limitation de notre technologie actuelle ou de notre compréhension de la mécanique quantique.

L’autre question principale est moins pratique, mais plus significative : il s’agit de l’observation que le voyage dans le temps semble contredire la logique, sous la forme de paradoxes du voyage dans le temps. Il existe plusieurs types de paradoxes de ce type, mais les plus problématiques sont les paradoxes de cohérence.

Trope populaire de la science-fiction, les paradoxes de cohérence se produisent chaque fois qu’un certain événement conduit à modifier le passé, mais que le changement lui-même empêche cet événement de se produire en premier lieu.

Par exemple, considérons un scénario dans lequel j’entre dans ma machine à remonter le temps, je l’utilise pour revenir cinq minutes en arrière, et je détruis la machine dès que j’arrive dans le passé. Maintenant que j’ai détruit la machine à remonter le temps, il me serait impossible de l’utiliser cinq minutes plus tard.

Mais si je ne peux pas utiliser la machine à remonter le temps, alors je ne peux pas remonter le temps et la détruire. Par conséquent, elle n’est pas détruite, donc je peux retourner dans le temps et la détruire. En d’autres termes, la machine à remonter le temps est détruite si et seulement si elle n’est pas détruite. Comme elle ne peut pas être à la fois détruite et non détruite simultanément, ce scénario est incohérent et paradoxal.

Éliminer les paradoxes

Il y a une idée fausse commune dans la science-fiction que les paradoxes peuvent être “créés”. Les voyageurs dans le temps sont généralement avertis de ne pas apporter de changements significatifs au passé et d’éviter de rencontrer leur moi passé pour cette raison précise. On peut en trouver des exemples dans de nombreux films de voyage dans le temps, comme la trilogie Retour vers le futur.

Mais en physique, un paradoxe n’est pas un événement qui peut réellement se produire – il s’agit d’un concept purement théorique qui met en évidence une incohérence dans la théorie elle-même. En d’autres termes, les paradoxes de cohérence ne signifient pas seulement que le voyage dans le temps est une entreprise dangereuse, mais qu’il est tout simplement impossible.

C’est l’une des motivations du physicien théorique Stephen Hawking pour formuler sa conjecture de protection de la chronologie, selon laquelle le voyage dans le temps devrait être impossible. Cependant, cette conjecture n’a pas encore été prouvée. En outre, l’univers serait beaucoup plus intéressant si, au lieu d’éliminer le voyage dans le temps en raison des paradoxes, nous pouvions simplement éliminer les paradoxes eux-mêmes.

Une tentative de résolution des paradoxes du voyage dans le temps est la conjecture d’autoconsistance du physicien théoricien Igor Dmitriyevich Novikov, qui affirme essentiellement que vous pouvez voyager dans le passé, mais que vous ne pouvez pas le changer.

Selon Novikov, si j’essayais de détruire ma machine à remonter le temps cinq minutes dans le passé, je constaterais qu’il est impossible de le faire. Les lois de la physique conspireraient en quelque sorte pour préserver la cohérence.

Introduire des histoires multiples

Mais quel est l’intérêt de remonter le temps si l’on ne peut pas changer le passé ? Mes récents travaux, en collaboration avec mes étudiants Jacob Hauser et Jared Wogan, montrent qu’il existe des paradoxes du voyage dans le temps que la conjecture de Novikov ne peut résoudre. Cela nous ramène à la case départ, car si un seul paradoxe ne peut être éliminé, le voyage dans le temps reste logiquement impossible.

Alors, est-ce le dernier clou dans le cercueil du voyage dans le temps ? Pas tout à fait. Nous avons montré que le fait de permettre des histoires multiples (ou, en termes plus familiers, des lignes temporelles parallèles) peut résoudre les paradoxes que la conjecture de Novikov ne peut pas éliminer. En fait, cela peut résoudre n’importe quel paradoxe.

L’idée est très simple. Lorsque je sors de la machine à remonter le temps, je sors dans une ligne temporelle différente. Dans cette ligne temporelle, je peux faire ce que je veux, y compris détruire la machine à remonter le temps, sans rien changer à la ligne temporelle d’où je viens. Puisque je ne peux pas détruire la machine à voyager dans le temps dans la ligne temporelle originale, qui est celle que j’ai réellement utilisée pour voyager dans le temps, il n’y a pas de paradoxe.

Après avoir travaillé sur les paradoxes du voyage dans le temps au cours des trois dernières années, je suis de plus en plus convaincu que le voyage dans le temps est possible, mais seulement si notre univers peut permettre à plusieurs histoires de coexister. Alors, est-ce possible ?

La mécanique quantique semble le suggérer, du moins si vous souscrivez à l’interprétation “many-worlds” d’Everett, selon laquelle une histoire peut se “scinder” en plusieurs histoires, une pour chaque résultat de mesure possible – par exemple, si le chat de Schrödinger est vivant ou mort, ou si je suis arrivé ou non dans le passé.

Mais ce ne sont là que des spéculations. Mes étudiants et moi-même nous efforçons actuellement de trouver une théorie concrète du voyage dans le temps avec des histoires multiples qui soit entièrement compatible avec la relativité générale. Bien sûr, même si nous parvenons à trouver une telle théorie, cela ne suffirait pas à prouver que le voyage dans le temps est possible, mais cela signifierait au moins que le voyage dans le temps n’est pas exclu par les paradoxes de cohérence.

Le voyage dans le temps et les lignes temporelles parallèles vont presque toujours de pair dans la science-fiction, mais nous avons maintenant la preuve qu’ils doivent aller de pair dans la science réelle également. La relativité générale et la mécanique quantique nous indiquent que le voyage dans le temps pourrait être possible, mais si c’est le cas, les histoires multiples doivent également être possibles.

Barak Shoshany, professeur adjoint, physique, Université Brock.

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Source : The Conversation – Traduit par Anguille sous roche