Comme souvent dépeint dans 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 seulement de science-fiction ?
Shoshany et al. définissent et analysent un nouveau modèle de paradoxe de voyage dans le temps, qui est entièrement compatible avec toute la physique connue ; le modèle consiste en une machine à voyager dans le temps en trou de ver dans 3+1 dimensions d’espace-temps, qui peut être soit permanente (existant éternellement) soit temporaire (activée seulement pour un court moment). Crédit image : Genty.
Notre compréhension moderne du temps et de la causalité provient de la relativité générale.
La théorie d’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 entièrement 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
Il y a deux problèmes principaux qui nous font penser que ces équations peuvent être irréalistes.
La première question 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.
Grâce à la mécanique quantique, nous savons qu’une telle matière peut théoriquement être créée, mais en trop petites quantités et pour des durées trop courtes.
Cependant, il n’y a pas de preuve qu’il est impossible de créer de la matière exotique en quantité suffisante.
De plus, d’autres équations peuvent être découvertes qui permettent de voyager dans le temps sans nécessiter de matière exotique.
Par conséquent, cette question peut simplement être une limitation de notre technologie actuelle ou de notre compréhension de la mécanique quantique.
L’autre problème principal est moins pratique, mais plus significatif : 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 ces paradoxes, mais les plus problématiques sont les paradoxes de cohérence.
Un trope populaire dans la science-fiction, les paradoxes de cohérence se produisent chaque fois qu’il y a un certain événement qui conduit à changer le passé, mais le changement lui-même empêche cet événement de se produire en premier lieu.
Par exemple, considérons un scénario où j’entre dans ma machine à remonter le temps, l’utilise pour revenir cinq minutes en arrière, et détruit la machine dès que j’arrive dans le passé.
Maintenant que j’ai détruit la machine temporelle, 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 retourner dans le passé 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.
Puisqu’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 fausse idée commune dans la science-fiction que les paradoxes peuvent être ‘créés’.
Les voyageurs dans le temps sont généralement avertis de ne pas faire de changements significatifs dans le 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 le film Retour vers le futur trilogie.
Mais en physique, un paradoxe n’est pas un événement qui peut réellement se produire – c’est un concept purement théorique qui pointe vers une incohérence dans la théorie elle-même.
En d’autres termes, les paradoxes de cohérence n’impliquent pas seulement que le voyage dans le temps est une entreprise dangereuse, ils impliquent qu’il ne peut tout simplement pas être possible.
C’était l’une des motivations du physicien théoricien Stephen Hawking àformuler sa conjecture de protection de la chronologie, qui stipule que le voyage dans le temps devrait être impossible.
Cependant, cette conjecture reste jusqu’à présent non prouvée.
De plus, l’Univers serait un endroit beaucoup plus intéressant si, au lieu d’éliminer le voyage dans le temps à cause des paradoxes, nous pouvions simplement éliminer les paradoxes eux-mêmes.
Une tentative de résoudre les paradoxes du voyage dans le temps est la conjecture d’autoconsistance du physicien Igor 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.
Introduction des histoires multiples
Mais quel est l’intérêt de remonter le temps si vous ne pouvez pas changer le passé ?
Mes travaux récents, 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 même un seul paradoxe ne peut être éliminé, le voyage dans le temps reste logiquement impossible.
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 résoudre. En fait, cela peut résoudre n’importe quel paradoxe que vous lui présentez.
L’idée est très simple. Quand je sors de la machine à remonter le temps, je sors dans une autre ligne temporelle. Dans cette ligne temporelle, je peux faire ce que je veux, y compris détruire la machine temporelle, sans rien changer à la ligne temporelle d’où je viens. Puisque je ne peux pas détruire la machine à remonter 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 ces 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 certainement le suggérer, du moins si vous souscrivez à l’interprétation des nombreux mondes d’Everett, où une histoire peut se diviser 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 que des spéculations. Mes étudiants et moi-même travaillons actuellement à 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 serait pas suffisant pour 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 disent que le voyage dans le temps pourrait être possible, mais si c’est le cas, alors des histoires multiples doivent aussi être possibles.
