Le voyage dans le temps a longtemps été considéré comme impossible, en partie à cause du fameux « paradoxe du grand-père ». Cette énigme demande ce qui se passerait si quelqu’un voyageait dans le temps et empêchait son grand-père d’avoir des enfants, effaçant ainsi l’existence du voyageur. Cependant, une nouvelle étude aurait pu résoudre ce problème.
En combinant la relativité générale, la mécanique quantique et la thermodynamique, l’étude démontre que le voyage dans le temps pourrait être réalisable sans conduire à ces contradictions logiques.
La physique des boucles temporelles
Notre compréhension quotidienne du temps est ancrée dans la physique newtonienne, où les événements progressent de manière linéaire du passé vers le futur. Mais la théorie générale d’Einstein relativitéachevé en 1915, remet en question cette hypothèse intuitive. Il révèle que la structure de l’espace-temps peut se comporter d’une manière qui défie le bon sens, comme en témoignent des phénomènes tels que les trous noirs. L’une de ses prédictions les plus fascinantes est l’existence potentielle de courbes temporelles fermées – des chemins à travers l’espace-temps qui se bouclent sur eux-mêmes, permettant théoriquement au voyageur de revisiter le passé.
« En relativité générale, toutes les formes d’énergie et d’impulsion agissent comme des sources de gravité, pas seulement comme de la masse », explique l’auteur de l’étude. Lorenzo Gavassinophysicien à l’Université Vanderbilt, a déclaré à LiveScience par e-mail. « Cela signifie que si la matière tourne, elle peut « entraîner » l’espace-temps avec elle. Bien que cet effet soit négligeable sur les planètes et les étoiles, que se passerait-il si l’univers entier tournait ? »
Dans un univers où toute la matière tourne, l’espace-temps pourrait devenir tellement déformé que le temps se replierait sur lui-même, formant une boucle. Un vaisseau spatial parcourant une telle boucle pourrait théoriquement revenir à son point de départ, non seulement dans l’espace mais aussi dans le temps. Bien que notre univers dans son ensemble ne semble pas tourner de cette manière, les masses en rotation – telles que les trous noirs – peuvent produire des effets similaires, créant des environnements potentiels pour des courbes temporelles fermées.
Les paradoxes du voyage dans le temps
L’un des plus grands défis du voyage dans le temps réside dans les paradoxes qu’il crée. Le paradoxe du grand-père n’est qu’un exemple. Ces problèmes se posent parce que nous supposons que les lois de thermodynamiqueles lois qui régissent la chaleur et l’énergie, fonctionneraient normalement sur une boucle temporelle.
« En fait, la loi de l’entropie croissante « – une quantité thermodynamique qui mesure le degré de désordre dans un système – est la seule loi de la physique qui fait la distinction entre le passé et le futur », a déclaré Gavassino. « Pour autant que nous le sachions, l’entropie est la seule raison pour laquelle nous nous souvenons des événements passés et ne pouvons pas prédire les futurs. »
L’entropie régit bon nombre de nos expériences quotidiennes, de la façon dont notre corps vieillit à la façon dont nous traitons nos souvenirs. Même des actions simples, comme la marche, dépendent de la friction, qui elle-même augmente l’entropie. Alors, comment ces processus se comporteraient-ils dans une boucle temporelle ?
Une solution quantique aux paradoxes
Les recherches de Gavassino, publiées le 12 décembre 2024 dans la revue Gravité classique et quantiquefournit une solution intrigante. S’inspirant du travail du physicien Carlo Rovelli, il a démontré que le comportement de la thermodynamique change fondamentalement sur une courbe temporelle fermée. Sur une telle boucle apparaissent des fluctuations quantiques qui peuvent effacer l’entropie – un processus fondamentalement différent de celui que nous expérimentons dans la vie quotidienne.
Ces fluctuations pourraient avoir des effets dramatiques sur un voyageur temporel. Par exemple, à mesure que l’entropie diminue, les souvenirs d’une personne pourraient disparaître et le vieillissement s’inverserait. « L’augmentation de l’entropie est la raison pour laquelle nous mourons. Que se passe-t-il lorsque vous inversez la mort ? » demanda Gavassino. Ce phénomène pourrait même rendre temporaires des événements irréversibles, comme le meurtre de son grand-père, sur une boucle temporelle, annulant ainsi complètement le paradoxe.
« La plupart des physiciens et philosophes ont soutenu dans le passé que si le voyage dans le temps existait, la nature trouverait toujours un moyen d’éviter les situations contradictoires », a déclaré Gavassino. « Un ‘principe d’auto-cohérence’ a été introduit, suggérant que tout devrait s’aligner pour créer une histoire logiquement cohérente. Mon travail fournit la première dérivation rigoureuse de ce principe d’auto-cohérence directement à partir de la physique établie. Plus précisément, j’ai appliqué le cadre standard de la physique quantique. mécanique – sans postulats supplémentaires ni hypothèses controversées – et a démontré que la cohérence de l’histoire découle naturellement des lois quantiques.
Implications théoriques et pratiques
Même si les découvertes de Gavassino offrent un cadre théorique convaincant pour le voyage dans le temps, la question demeure : des courbes temporelles fermées existent-elles réellement dans l’univers réel ? La plupart des physiciens sont sceptiques. En 1992, Stephen Hawking, par exemple, a déclaré : proposé une « conjecture de protection chronologique », suggérant que les lois de la physique pourraient empêcher la formation de boucles temporelles en premier lieu. Cela pourrait impliquer que l’espace-temps devienne singulier – ou s’effondre – juste avant qu’une boucle puisse être établie.
Pourtant, le travail de Gavassino est précieux pour repousser les limites de notre compréhension.
« Ce que je trouve intéressant dans ce sujet, c’est la façon dont il nous oblige à réfléchir au rôle de l’entropie dans la génération de notre expérience de l’univers, qui est probablement mon sujet préféré dans toute la physique », avait déclaré Hawking à l’époque.
Même si les boucles temporelles n’existent pas, leur compréhension et leur modélisation pourraient donner un aperçu de phénomènes réels. Par exemple, explorer la façon dont l’entropie réelle évolue et se comporte le long d’une trajectoire fermée à l’échelle subatomique pourrait fournir des informations fascinantes sur le comportement des systèmes subatomiques et leur thermodynamique.
