Voyage dans le temps

Le voyage dans le temps est le concept de mouvement entre certains points dans le temps , analogue au mouvement entre différents points dans l’espace par un objet ou une personne, généralement avec l’utilisation d’un dispositif hypothétique connu sous le nom de machine à voyager dans le temps . Le voyage dans le temps est un concept largement reconnu en philosophie et en fiction , en particulier en science-fiction . L’idée d’une machine à voyager dans le temps a été popularisée par le roman The Time Machine de HG Wells en 1895 . ^[1]

La première page de The Time Machine aux éditions Heinemann

Il n’est pas certain que le voyage dans le temps vers le passé soit physiquement possible, et un tel voyage, s’il est réalisable, peut soulever des questions de causalité . Le voyage dans le temps, en dehors du sens habituel de la perception du temps , est un phénomène largement observé et bien compris dans le cadre de la relativité restreinte et de la relativité générale . Cependant, faire avancer ou retarder un corps de plus de quelques millisecondes par rapport à un autre corps n’est pas envisageable avec la technologie actuelle. Quant au voyage dans le temps, il est possible de trouver des solutions en relativité générale qui le permettent, comme un trou noir en rotation . Voyager vers un point arbitraire de l’espace-temps a un support très limité dansphysique théorique , et n’est généralement liée qu’à la mécanique quantique ou aux trous de ver .

Histoire du concept de voyage dans le temps

Statue de Rip Van Winkle à Irvington, New York

Certains mythes antiques dépeignent un personnage sautant en avant dans le temps . Dans la mythologie hindoue, le Vishnu Purana mentionne l’histoire du roi Raivata Kakudmi , qui voyage au ciel pour rencontrer le créateur Brahma et est surpris d’apprendre à son retour sur Terre que de nombreuses époques se sont écoulées. ^{[2] [3]} Le Canon bouddhiste Pāli mentionne la relativité du temps. Le Payasi Sutta parle de l’un des principaux disciples du Bouddha , Kumara Kassapa , qui explique au sceptique Payasi que le temps dans les Cieux passe différemment que sur Terre. ^[4] Le conte japonais de ” Urashima Tarō”, ^[5] décrit pour la première fois dans le Manyoshu raconte l’histoire d’un jeune pêcheur nommé Urashima-no-ko (浦嶋子) qui visite un palais sous-marin. Après trois jours, il rentre chez lui dans son village et se retrouve 300 ans dans le futur, où il a été oublié, sa maison est en ruine et sa famille est morte ^[6] Dans la tradition juive , le savant du 1er siècle avant JC Honi ha-M’agel se serait endormi et aurait dormi pendant soixante-dix ans. se réveillant, il rentra chez lui mais ne trouva aucune des personnes qu’il connaissait, et personne ne crut ses affirmations sur qui il était. ^[7]

Passer à la science-fiction

Les premières histoires de science-fiction mettent en scène des personnages qui dorment pendant des années et se réveillent dans une société en mutation, ou sont transportés dans le passé par des moyens surnaturels. Parmi eux L’An 2440, rêve s’il en fût jamais ( The Year 2440: A Dream If Ever There Was One , 1770) de Louis-Sébastien Mercier , Rip Van Winkle (1819) de Washington Irving , Looking Backward (1888) d’ Edward Bellamy et Quand le dormeur se réveille (1899) de HG Wells. Le sommeil prolongé, comme la machine à remonter le temps plus familière plus tard , est utilisé comme moyen de voyager dans le temps dans ces histoires. ^[8]

Les premiers travaux sur le voyage dans le temps en arrière sont incertains. Le roman chinois Supplément au voyage vers l’Ouest (vers 1640) de Dong Yue présente des miroirs magiques et des passerelles de jade qui relient différents points dans le temps. Le protagoniste Sun Wukong voyage dans le temps jusqu’au “Monde des Anciens” ( Dynastie Qin ) pour récupérer une cloche magique, puis se rend dans le “Monde du futur” ( dynastie Song ) pour trouver un empereur qui a été exilé en temps. Cependant, le voyage dans le temps se déroule dans un monde de rêve illusoire créé par le méchant pour le piéger et le distraire. ^[9] Mémoires du XXe siècle de Samuel Madden(1733) est une série de lettres d’ambassadeurs britanniques en 1997 et 1998 aux diplomates du passé, transmettant les conditions politiques et religieuses du futur. ^{[10] : 95–96} Parce que le narrateur reçoit ces lettres de son ange gardien , Paul Alkon suggère dans son livre Origins of Futuristic Fiction que “le premier voyageur temporel dans la littérature anglaise est un ange gardien”. ^{[10] : 85} Madden n’explique pas comment l’ange obtient ces documents, mais Alkon affirme que Madden “mérite d’être reconnu comme le premier à jouer avec la riche idée du voyage dans le temps sous la forme d’un artefact renvoyé du futur pour être découverte dans le présent”. ^{[10] : 95–96} Dans l’anthologie de science-fiction Far Boundaries (1951), l’éditeur August Derleth affirme qu’une des premières nouvelles sur le voyage dans le temps est Missing One’s Coach: An Anachronism , écrite pour le Dublin Literary Magazine ^[11] par un auteur anonyme en 1838. ^{[12] :3} Alors que le narrateur attend sous un arbre qu’un carrosse le fasse sortir de Newcastle upon Tyne , il est transporté dans le temps sur plus de mille ans. Il rencontre le Vénérable Bède dans un monastèreet lui explique les évolutions des siècles à venir. Cependant, l’histoire ne précise jamais si ces événements sont réels ou un rêve. ^{[12] : 11–38} Un autre premier ouvrage sur le voyage dans le temps est The Forebears of Kalimeros: Alexander, son of Philip of Macedon par Alexander Veltman publié en 1836. ^[13]

M. et Mme Fezziwig dansent dans une vision montrée à Scrooge par le fantôme de Noël passé .

A Christmas Carol (1843) de Charles Dickens présente les premières représentations de voyages mystiques dans le temps dans les deux sens, alors que le protagoniste, Ebenezer Scrooge, est transporté dans les Noëls passés et futurs. D’autres histoires utilisent le même modèle, où un personnage s’endort naturellement et, au réveil, se retrouve à une autre époque. ^[14] Un exemple plus clair de voyage dans le temps en arrière se trouve dans le livre populaire de 1861 Paris avant les hommes ( Paris avant les hommes ) du botaniste et géologue français Pierre Boitard , publié à titre posthume. Dans cette histoire, le protagoniste est transporté dans le passé préhistorique par la magie d’un “démon boiteux” (un jeu de mots français sur le nom de Boitard), où il rencontre unPlesiosaur et un ancêtre semblable à un singe et est capable d’interagir avec des créatures anciennes. ^[15] “Hands Off” d’ Edward Everett Hale (1881) raconte l’histoire d’un être sans nom, peut-être l’âme d’une personne récemment décédée, qui interfère avec l’histoire égyptienne ancienne en empêchant l’asservissement de Joseph . C’est peut-être la première histoire à présenter une histoire alternative créée à la suite d’un voyage dans le temps. ^{[16] : 54}

Les premières machines du temps

L’une des premières histoires à présenter un voyage dans le temps au moyen d’une machine est ” L’horloge qui a reculé ” d’ Edward Page Mitchell , ^[17] paru dans le New York Sun en 1881. Cependant, le mécanisme frise la fantaisie. Une horloge inhabituelle, lorsqu’elle est remontée, tourne à l’envers et transporte les personnes à proximité dans le temps. L’auteur n’explique pas l’origine ou les propriétés de l’horloge. ^{[16] : 55} El Anacronópete (1887) d’ Enrique Gaspar y Rimbau a peut-être été la première histoire à présenter un vaisseau conçu pour voyager dans le temps. ^{[18] [19]} Andrew Sawyer a commenté que l’histoire “semble être la première description littéraire d’une machine à remonter le temps notée jusqu’à présent”, ajoutant que “l’histoire d’Edward Page Mitchell” The Clock That Went Backward “(1881) est généralement décrite comme la première histoire de machine à remonter le temps , mais je ne suis pas sûr qu’une horloge compte vraiment”. ^[20] HG Wells ‘ The Time Machine (1895) a popularisé le concept de voyage dans le temps par des moyens mécaniques. ^[21]

Voyage dans le temps en physique

Certaines théories, notamment la relativité restreinte et générale , suggèrent que des géométries appropriées de l’ espace -temps ou des types spécifiques de mouvement dans l’espace pourraient permettre un voyage dans le temps dans le passé et le futur si ces géométries ou mouvements étaient possibles. ^{[22] : 499} Dans des articles techniques, les physiciens discutent de la possibilité de courbes temporelles fermées , qui sont des lignes du monde qui forment des boucles fermées dans l’espace-temps, permettant aux objets de retourner dans leur propre passé. On sait qu’il existe des solutions aux équations de la relativité générale qui décrivent des espaces-temps qui contiennent des courbes temporelles fermées, telles que l’ espace-temps de Gödel, mais la plausibilité physique de ces solutions est incertaine.

De nombreux membres de la communauté scientifique pensent que le voyage dans le temps en arrière est hautement improbable. Toute théorie qui permettrait un voyage dans le temps introduirait des problèmes potentiels de causalité . ^[23] L’exemple classique d’un problème impliquant la causalité est le « Paradoxe du grand-père » : et si l’on devait remonter le temps et tuer son propre grand-père avant que son père ne soit conçu ? Certains physiciens, tels que Novikov et Deutsch, ont suggéré que ces types de paradoxes temporels peuvent être évités grâce au principe d’auto-cohérence de Novikov ou à une variation de l’ interprétation à plusieurs mondes avec des mondes en interaction. ^[24]

Relativité générale

Le voyage dans le temps vers le passé est théoriquement possible dans certaines géométries de l’espace-temps de la relativité générale qui permettent de voyager plus vite que la vitesse de la lumière , telles que les cordes cosmiques , les trous de ver traversables et les moteurs d’Alcubierre . ^{[25] [26] : 33–130} La théorie de la relativité générale suggère une base scientifique pour la possibilité d’un voyage dans le temps en arrière dans certains scénarios inhabituels, bien que les arguments de la gravité semi-classique suggèrent que lorsque les effets quantiques sont incorporés dans la relativité générale, ces failles peut être fermé. ^[27] Ces arguments semi-classiques ont conduitStephen Hawking pour formuler la conjecture de protection de la chronologie , suggérant que les lois fondamentales de la nature empêchent le voyage dans le temps, ^[28] mais les physiciens ne peuvent pas arriver à un jugement définitif sur la question sans une théorie de la gravité quantique pour joindre la mécanique quantique et la relativité générale dans un tout. théorie unifiée. ^{[29] [30] : 150}

Différentes géométries d’espace-temps

La théorie de la relativité générale décrit l’univers sous un système d’ équations de champ qui déterminent la métrique , ou fonction de distance, de l’espace-temps. Il existe des solutions exactes à ces équations qui incluent des courbes fermées de type temps , qui sont des lignes du monde qui se croisent ; un certain point dans le futur causal de la ligne du monde se trouve également dans son passé causal, une situation qui peut être décrite comme un voyage dans le temps. Une telle solution a été proposée pour la première fois par Kurt Gödel , une solution connue sous le nom de métrique de Gödel , mais sa solution (et celle d’autres) nécessite que l’univers ait des caractéristiques physiques qu’il ne semble pas avoir, ^{[22] : 499} comme la rotation et le manque d’ Expansion de Hubble . La question de savoir si la relativité générale interdit les courbes fermées de type temps pour toutes les conditions réalistes fait toujours l’objet de recherches. ^[31]

Trous de ver

Les trous de ver sont un espace-temps déformé hypothétique autorisé par les équations de champ d’Einstein de la relativité générale. ^{[32] : 100} Une machine à voyager dans le temps utilisant un trou de ver traversable fonctionnerait hypothétiquement de la manière suivante : une extrémité du trou de ver est accélérée à une fraction significative de la vitesse de la lumière, peut-être avec un système de propulsion avancé , puis amenée retour au point d’origine. Alternativement, une autre façon consiste à prendre une entrée du trou de ver et à la déplacer dans le champ gravitationnel d’un objet qui a une gravité plus élevée que l’autre entrée, puis à la ramener dans une position proche de l’autre entrée. Pour ces deux méthodes, la dilatation du tempsfait que l’extrémité du trou de ver qui a été déplacé a moins vieilli, ou est devenue “plus jeune”, que l’extrémité stationnaire vue par un observateur externe; cependant, le temps se connecte différemment à travers le trou de ver qu’à l’extérieur , de sorte que les horloges synchronisées à chaque extrémité du trou de ver resteront toujours synchronisées comme le voit un observateur traversant le trou de ver, quelle que soit la façon dont les deux extrémités se déplacent. ^{[22] : 502} Cela signifie qu’un observateur entrant dans l’extrémité “plus jeune” sortirait de l’extrémité “plus âgée” à un moment où il avait le même âge que l’extrémité “plus jeune”, remontant effectivement dans le temps comme le voit un observateur de l’extérieur. Une limitation importante d’une telle machine à remonter le temps est qu’il n’est possible de remonter dans le temps qu’à la création initiale de la machine; ^{[22] : 503} par essence, il s’agit plus d’un chemin dans le temps que d’un appareil qui se déplace lui-même dans le temps, et il ne permettrait pas à la technologie elle-même de reculer dans le temps.

Selon les théories actuelles sur la nature des trous de ver, la construction d’un trou de ver traversable nécessiterait l’existence d’une substance à énergie négative, souvent qualifiée de « matière exotique ». Plus techniquement, l’espace-temps du trou de ver nécessite une distribution d’énergie qui viole diverses conditions d’énergie , telles que la condition d’énergie nulle ainsi que les conditions d’énergie faible, forte et dominante. Cependant, on sait que les effets quantiques peuvent conduire à de petites violations mesurables de la condition d’énergie nulle, ^{[32] : 101} et de nombreux physiciens pensent que l’énergie négative requise peut en fait être possible en raison de l’ effet Casimir en physique quantique. ^[33]Bien que les premiers calculs aient suggéré qu’une très grande quantité d’énergie négative serait nécessaire, des calculs ultérieurs ont montré que la quantité d’énergie négative peut être rendue arbitrairement petite. ^[34]

En 1993, Matt Visser a fait valoir que les deux bouches d’un trou de ver avec une telle différence d’horloge induite ne pouvaient pas être réunies sans induire un champ quantique et des effets gravitationnels qui feraient s’effondrer le trou de ver ou les deux bouches se repousseraient. ^[35] Pour cette raison, les deux bouches n’ont pas pu être rapprochées suffisamment pour qu’il y ait violation de la causalité . Cependant, dans un article de 1997, Visser a émis l’hypothèse qu’une configuration complexe en ” anneau romain ” (du nom de Tom Roman) d’un nombre N de trous de ver disposés dans un polygone symétrique pourrait encore agir comme une machine à voyager dans le temps, bien qu’il conclue que c’est plus probable. une faille dans la théorie classique de la gravité quantique plutôt qu’une preuve que la violation de la causalité est possible.^[36]

Autres approches basées sur la relativité générale

Une autre approche implique un cylindre en rotation dense généralement appelé cylindre de Tipler , une solution GR découverte par Willem Jacob van Stockum ^[37] en 1936 et Kornel Lanczos ^[38] en 1924, mais non reconnue comme permettant des courbes temporelles fermées ^{[39] : 21} jusqu’à une analyse de Frank Tipler ^[40]en 1974. Si un cylindre est infiniment long et tourne assez vite autour de son grand axe, alors un vaisseau spatial volant autour du cylindre sur une trajectoire en spirale pourrait remonter dans le temps (ou avancer, selon la direction de sa spirale). Cependant, la densité et la vitesse requises sont si grandes que la matière ordinaire n’est pas assez solide pour la construire. Un appareil similaire pourrait être construit à partir d’une corde cosmique , mais aucun n’existe, et il ne semble pas possible de créer une nouvelle corde cosmique. Le physicien Ronald Mallett tente de recréer les conditions d’un trou noir en rotation avec des lasers annulaires, afin de plier l’espace-temps et de permettre un voyage dans le temps. ^[41]

Une objection plus fondamentale aux schémas de voyage dans le temps basés sur des cylindres rotatifs ou des cordes cosmiques a été avancée par Stephen Hawking, qui a prouvé un théorème montrant que selon la relativité générale, il est impossible de construire une machine à voyager dans le temps d’un type spécial (une “machine à voyager dans le temps”. avec l’horizon de Cauchy de génération compacte”) dans une région où la condition d’énergie faible est satisfaite, ce qui signifie que la région ne contient pas de matière à densité d’énergie négative ( matière exotique ). Des solutions telles que celles de Tipler supposent des cylindres de longueur infinie, qui sont plus faciles à analyser mathématiquement, et bien que Tipler ait suggéré qu’un cylindre fini pourrait produire des courbes temporelles fermées si la vitesse de rotation était assez rapide, ^{[39] : 169} il n’a pas prouvé cela. Mais Hawking souligne qu’à cause de son théorème, “cela ne peut pas être fait avec une densité d’énergie positive partout ! Je peux prouver que pour construire une machine à temps fini, vous avez besoin d’énergie négative”. ^{[30] : 96} Ce résultat provient de l’article de Hawking de 1992 sur la conjecture de protection de la chronologie , où il examine “le cas où les violations de causalité apparaissent dans une région finie de l’espace-temps sans singularités de courbure” et prouve qu'”il y aura un horizon de Cauchyqui est générée de manière compacte et qui contient en général une ou plusieurs géodésiques nulles fermées qui seront incomplètes. On peut définir des quantités géométriques qui mesurent le boost de Lorentz et l’augmentation de surface en contournant ces géodésiques nulles fermées. Si la violation de causalité s’est développée à partir d’une surface initiale non compacte, la condition d’énergie faible moyenne doit être violée sur l’horizon de Cauchy ^. Les horizons de Cauchy (comme la machine à voyager dans le temps Deutsch-Politzer) ou dans les régions qui contiennent de la matière exotique, qui seraient utilisées pour les trous de ver traversables ou le lecteur d’Alcubierre et le trou noir .

La physique quantique

Théorème de non-communication

Lorsqu’un signal est envoyé d’un endroit et reçu à un autre endroit, alors tant que le signal se déplace à la vitesse de la lumière ou plus lentement, les mathématiques de la simultanéité dans la théorie de la relativité montrent que tous les référentiels conviennent que l’événement de transmission s’est passé avant la réception-événement. Lorsque le signal voyage plus vite que la lumière, il est reçu avant d’être émis, dans tous les référentiels. ^[42] On pourrait dire que le signal a reculé dans le temps. Ce scénario hypothétique est parfois appelé antitéléphone tachyonique . ^[43]

Des phénomènes de mécanique quantique tels que la téléportation quantique , le paradoxe EPR ou l’intrication quantique pourraient sembler créer un mécanisme qui permet une communication plus rapide que la lumière (FTL) ou un voyage dans le temps, et en fait certaines interprétations de la mécanique quantique telles que le Bohm interprétation supposent que certaines informations sont échangées entre les particules instantanément afin de maintenir les corrélations entre les particules. ^[44] Cet effet a été appelé « action effrayante à distance » par Einstein.

Néanmoins, le fait que la causalité soit préservée dans la mécanique quantique est un résultat rigoureux dans les théories quantiques modernes des champs , et donc les théories modernes ne permettent pas le voyage dans le temps ou la communication FTL . Dans tous les cas spécifiques où FTL a été revendiqué, une analyse plus détaillée a prouvé que pour obtenir un signal, une certaine forme de communication classique doit également être utilisée. ^[45] Le théorème de non-communication donne également une preuve générale que l’intrication quantique ne peut pas être utilisée pour transmettre des informations plus rapidement que les signaux classiques.

Interprétation de plusieurs mondes en interaction

Une variante de l’ interprétation multi-mondes (MWI) de Hugh Everett de la mécanique quantique fournit une résolution au Paradoxe du grand-père qui implique que le voyageur temporel arrive dans un univers différent de celui dont il est issu; il a été avancé que puisque le voyageur arrive dans l’histoire d’un univers différent et non dans sa propre histoire, il ne s’agit pas d’un “véritable” voyage dans le temps. ^[46] L’interprétation acceptée de plusieurs mondes suggère que tous les événements quantiques possibles peuvent se produire dans des histoires mutuellement exclusives. ^[47] Cependant, certaines variantes permettent à différents univers d’interagir. Ce concept est le plus souvent utilisé dans la science-fiction, mais certains physiciens comme David Deutschont suggéré qu’un voyageur temporel devrait se retrouver dans une histoire différente de celle dont il est parti. ^{[48] ​​[49]} D’un autre côté, Stephen Hawking a fait valoir que même si le MWI est correct, nous devrions nous attendre à ce que chaque voyageur connaisse une seule histoire cohérente, de sorte que les voyageurs temporels restent dans leur propre monde plutôt que de voyager. à un autre. ^[50]Le physicien Allen Everett a fait valoir que l’approche de Deutsch “implique de modifier les principes fondamentaux de la mécanique quantique; cela va certainement au-delà de la simple adoption du MWI”. Everett soutient également que même si l’approche de Deutsch est correcte, cela impliquerait que tout objet macroscopique composé de plusieurs particules serait séparé lors d’un voyage dans le temps à travers un trou de ver, avec différentes particules émergeant dans différents mondes. ^[24]

Résultats expérimentaux

Certaines expériences menées donnent l’impression d’une causalité inversée , mais ne la montrent pas à l’examen.

L’ expérience de gomme quantique à choix retardé réalisée par Marlan Scully implique des paires de photons intriqués qui sont divisés en “photons signal” et “photons inactifs”, les photons signal émergeant de l’un des deux emplacements et leur position étant ensuite mesurée comme dans la double fente. expérimenter . En fonction de la manière dont le photon inactif est mesuré, l’expérimentateur peut soit apprendre de quel endroit le photon signal est issu, soit “effacer” cette information. Même si les photons du signal peuvent être mesurés avant que le choix ait été fait sur les photons libres, le choix semble déterminer rétroactivement si oui ou non un motif d’interférenceest observée lorsque l’on corrèle les mesures des photons fous aux photons signal correspondants. Cependant, étant donné que les interférences ne peuvent être observées qu’après la mesure des photons libres et qu’ils sont corrélés avec les photons du signal, il n’y a aucun moyen pour les expérimentateurs de dire à l’avance quel choix sera fait simplement en regardant les photons du signal, uniquement en rassemblant des photons classiques. informations de l’ensemble du système ; ainsi la causalité est préservée. ^[51]

L’expérience de Lijun Wang pourrait également montrer une violation de causalité puisqu’elle a permis d’envoyer des paquets d’ondes à travers une ampoule de gaz de césium de telle manière que le paquet semble sortir de l’ampoule 62 nanosecondes avant son entrée, mais un paquet d’ondes n’est pas un seul objet bien défini mais plutôt une somme de plusieurs ondes de fréquences différentes (voir l ‘ analyse de Fourier ), et le paquet peut sembler se déplacer plus vite que la lumière ou même reculer dans le temps même si aucune des ondes pures de la somme ne le fait. Cet effet ne peut pas être utilisé pour envoyer de la matière, de l’énergie ou des informations plus rapidement que la lumière, ^[52] donc cette expérience est comprise comme ne violant pas non plus la causalité.

Les physiciens Günter Nimtz et Alfons Stahlhofen, de l’ université de Coblence , affirment avoir violé la théorie de la relativité d’Einstein en transmettant des photons plus rapidement que la vitesse de la lumière. Ils disent avoir mené une expérience dans laquelle des photons micro-ondes ont voyagé “instantanément” entre une paire de prismes qui avaient été déplacés jusqu’à 3 pieds (0,91 m) l’un de l’autre, en utilisant un phénomène connu sous le nom de tunnel quantique . Nimtz a déclaré au magazine New Scientist : “Pour le moment, c’est la seule violation de la relativité restreinte que je connaisse.” Cependant, d’autres physiciens disent que ce phénomène ne permet pas de transmettre l’information plus rapidement que la lumière. Aephraim Steinberg, expert en optique quantique auL’Université de Toronto , au Canada, utilise l’analogie d’un train voyageant de Chicago à New York, mais déposant des wagons à chaque gare en cours de route, de sorte que le centre du train avance à chaque arrêt ; de cette manière, la vitesse du centre du train dépasse la vitesse de n’importe laquelle des voitures individuelles. ^[53]

Shengwang Du affirme dans une revue à comité de lecture avoir observé des précurseurs de photons uniques , affirmant qu’ils ne voyagent pas plus vite que c dans le vide. Son expérience impliquait une lumière lente ainsi que le passage de la lumière à travers le vide. Il a généré deux photons uniques , en passant un à travers des atomes de rubidium qui avaient été refroidis avec un laser (ralentissant ainsi la lumière) et en passant un à travers le vide. Les deux fois, apparemment, les précurseurs ont précédé les corps principaux des photons, et le précurseur a voyagé en c dans le vide. Selon Du, cela implique qu’il n’y a aucune possibilité que la lumière voyage plus vite que c et, par conséquent, aucune possibilité de violer la causalité.^[54]

Absence de voyageurs temporels du futur

Beaucoup ont fait valoir que l’absence de voyageurs dans le temps du futur démontre qu’une telle technologie ne sera jamais développée, ce qui suggère que c’est impossible. Ceci est analogue au paradoxe de Fermi lié à l’absence de preuve de vie extraterrestre. Comme l’absence de visiteurs extraterrestres ne prouve pas catégoriquement qu’ils n’existent pas, l’absence de voyageurs dans le temps ne prouve pas que le voyage dans le temps est physiquement impossible ; il se peut que le voyage dans le temps soit physiquement possible mais qu’il ne soit jamais développé ou qu’il soit utilisé avec prudence. Carl Sagan a un jour suggéré la possibilité que des voyageurs temporels soient ici mais déguisent leur existence ou ne soient pas reconnus comme voyageurs temporels. ^[29]Certaines versions de la relativité générale suggèrent que le voyage dans le temps pourrait n’être possible que dans une région de l’ espace -temps qui est déformée d’une certaine manière ^{[ clarification nécessaire ]} , et donc que les voyageurs dans le temps ne pourraient pas retourner dans des régions antérieures de l’espace-temps, avant que cette région n’existe . Stephen Hawking a déclaré que cela expliquerait pourquoi le monde n’a pas déjà été envahi par des “touristes du futur”. ^[50]

Publicité placée dans une édition de 1980 d’ Artforum , annonçant l’événement Krononauts

Plusieurs expériences ont été menées pour tenter d’inciter les futurs humains, qui pourraient inventer la technologie du voyage dans le temps, à revenir et à en faire la démonstration aux gens d’aujourd’hui. Des événements tels que le Jour de la destination de Perth ou la Convention des voyageurs du temps du MIT ont fait l’objet de publicités permanentes très médiatisées indiquant une heure et un lieu de rencontre pour les futurs voyageurs dans le temps. ^[55] En 1982, un groupe à Baltimore , Maryland , s’identifiant comme les Krononauts, a accueilli un événement de ce type accueillant des visiteurs du futur. ^{[56] [57]}Ces expériences n’avaient que la possibilité de générer un résultat positif démontrant l’existence du voyage dans le temps, mais ont échoué jusqu’à présent – aucun voyageur dans le temps n’est connu pour avoir assisté à l’un ou l’autre événement. Certaines versions de l’ interprétation des mondes multiples peuvent être utilisées pour suggérer que les futurs humains ont voyagé dans le temps, mais sont revenus au moment et au lieu de rencontre dans un univers parallèle . ^[58]

Dilatation du temps

Dilatation transversale du temps . Les points bleus représentent une impulsion de lumière. Chaque paire de points avec de la lumière “rebondissant” entre eux est une horloge. Pour chaque groupe d’horloges, l’autre groupe semble tourner plus lentement, car l’impulsion lumineuse de l’horloge mobile doit parcourir une plus grande distance que l’impulsion lumineuse de l’horloge stationnaire. Il en est ainsi, bien que les horloges soient identiques et que leur mouvement relatif soit parfaitement réciproque.

Il existe de nombreuses preuves observables de la dilatation du temps dans la relativité restreinte ^[59] et de la dilatation du temps gravitationnel dans la relativité générale, ^{[60] [61] [62]} par exemple dans la célèbre et facile à reproduire observation de la désintégration des muons atmosphériques . ^{[63] [64] [65]} La théorie de la relativité stipule que la vitesse de la lumière est invariante pour tous les observateurs dans n’importe quel cadre de référence ; c’est-à-dire qu’il est toujours le même. La dilatation du temps est une conséquence directe de l’invariance de la vitesse de la lumière. ^[65]La dilatation du temps peut être considérée dans un sens limité comme un «voyage dans le temps dans le futur»: une personne peut utiliser la dilatation du temps de sorte qu’une petite quantité de temps propre passe pour elle, tandis qu’une grande quantité de temps propre passe ailleurs. Ceci peut être réalisé en voyageant à des vitesses relativistes ou par les effets de la gravité . ^[66]

Pour deux horloges identiques se déplaçant l’une par rapport à l’autre sans accélérer, chaque horloge mesure que l’autre tourne plus lentement. Ceci est possible grâce à la relativité de la simultanéité . Cependant, la symétrie est rompue si une horloge accélère, ce qui laisse passer moins de temps propre pour une horloge que pour l’autre. Le paradoxe des jumeaux décrit ceci : un jumeau reste sur Terre, tandis que l’autre subit une accélération à une vitesse relativiste lorsqu’il voyage dans l’espace, fait demi-tour et retourne sur Terre ; le jumeau voyageur vieillit moins que le jumeau resté sur Terre, en raison de la dilatation du temps subie lors de son accélération. La relativité générale traite les effets de l’accélération et les effets de la gravité comme équivalents, et montre que la dilatation du temps se produit également dans les puits gravitaires , avec une horloge plus profonde dans le puits qui tourne plus lentement ; cet effet est pris en compte lors de l’étalonnage des horloges des satellites du système de positionnement global , et il pourrait conduire à des différences significatives dans les taux de vieillissement pour les observateurs à différentes distances d’un grand puits de gravité tel qu’un trou noir . ^{[26] : 33–130}

Une machine à voyager dans le temps utilisant ce principe pourrait être, par exemple, une coquille sphérique d’un diamètre de cinq mètres et de la masse de Jupiter . Une personne en son centre voyagera dans le temps à une vitesse quatre fois plus lente que celle des observateurs éloignés. On ne s’attend pas à ce que la compression de la masse d’une grande planète dans une si petite structure soit dans les capacités technologiques de l’humanité dans un avenir proche. ^{[26] : 76–140} Avec les technologies actuelles, il n’est possible de faire vieillir un voyageur humain que ses compagnons sur Terre que de quelques millisecondes après quelques centaines de jours de voyage dans l’espace. ^[67]

Philosophie

Les philosophes ont discuté de la nature du temps depuis au moins l’époque de la Grèce antique ; par exemple, Parménide a présenté le point de vue selon lequel le temps est une illusion. Des siècles plus tard, Isaac Newton a soutenu l’idée du temps absolu , tandis que son contemporain Gottfried Wilhelm Leibniz a soutenu que le temps n’est qu’une relation entre des événements et qu’il ne peut pas être exprimé de manière indépendante. Cette dernière approche a finalement donné naissance à l’ espace -temps de la relativité . ^[68]

Présentisme contre éternalisme

De nombreux philosophes ont soutenu que la relativité implique l’ éternalisme , l’idée que le passé et le futur existent dans un sens réel, pas seulement en tant que changements qui se sont produits ou se produiront dans le présent. ^[69] Le philosophe de la science Dean Rickles n’est pas d’accord avec quelques réserves, mais note que “le consensus parmi les philosophes semble être que la relativité restreinte et générale sont incompatibles avec le présentisme”. ^[70] Certains philosophes voient le temps comme une dimension égale aux dimensions spatiales, que les événements futurs sont “déjà là” dans le même sens que différents endroits existent, et qu’il n’y a pas d’écoulement objectif du temps; cependant, ce point de vue est contesté. ^[71]

Le paradoxe de la barre et de l’anneau est un exemple de la relativité de la simultanéité . Les deux extrémités de la barre traversent l’anneau simultanément dans le cadre de repos de l’anneau (à gauche), mais les extrémités de la barre passent l’une après l’autre dans le cadre de repos de la barre (à droite).

Le présentisme est une école de philosophie qui soutient que le futur et le passé n’existent qu’en tant que changements qui se sont produits ou se produiront dans le présent, et qu’ils n’ont pas d’existence réelle par eux-mêmes. De ce point de vue, le voyage dans le temps est impossible car il n’y a pas de futur ou de passé vers lequel voyager. ^[69] Keller et Nelson ont soutenu que même si les objets passés et futurs n’existent pas, il peut encore y avoir des vérités définitives sur les événements passés et futurs, et il est donc possible qu’une vérité future sur un voyageur temporel décidant de voyager vers le la date actuelle pourrait expliquer l’apparence réelle du voyageur temporel dans le présent ; ^[72] ces opinions sont contestées par certains auteurs. ^[73]

Le présentisme dans l’espace-temps classique considère que seul le présent existe; ceci n’est pas conciliable avec la relativité restreinte, illustrée dans l’exemple suivant : Alice et Bob sont des observateurs simultanés de l’événement O . Pour Alice, un événement E est simultané avec O , mais pour Bob, l’événement E est passé ou futur. Par conséquent, Alice et Bob sont en désaccord sur ce qui existe dans le présent, ce qui contredit le présentisme classique. Le «présentisme ici-maintenant» tente de concilier cela en ne reconnaissant que le temps et l’espace d’un seul point; cela n’est pas satisfaisant car les objets qui vont et viennent de l'”ici-maintenant” alternent entre réel et irréel, en plus de l’absence d’un “ici-maintenant” privilégié ce serait le “vrai” présent. Le «présentisme relativisé» reconnaît qu’il existe une infinité de cadres de référence, chacun d’eux ayant un ensemble différent d’événements simultanés, ce qui rend impossible de distinguer un seul «vrai» présent, et donc soit tous les événements dans le temps sont réels – brouillant la différence entre présentisme et éternalisme – soit chaque référentiel existe dans sa propre réalité. Les options pour le présentisme dans la relativité restreinte semblent être épuisées, mais Gödel et d’autres soupçonnent que le présentisme peut être valable pour certaines formes de relativité générale. ^[74] Généralement, l’idée de temps et d’espace absolusest considéré comme incompatible avec la relativité générale ; il n’y a pas de vérité universelle sur la position absolue des événements qui se produisent à des moments différents, et donc aucun moyen de déterminer quel point de l’espace à un moment donné se trouve à la “même position” universelle à un autre moment, ^[75] et tous les systèmes de coordonnées sont sur un pied d’égalité comme le donne le principe d’ invariance du difféomorphisme . ^[76]

Le Paradoxe du grand-père

Une objection courante à l’idée de voyager dans le temps est mise en avant dans le Paradoxe du grand-père ou l’argument de l’auto-infanticide. ^[77] Si l’on était capable de remonter dans le temps, des incohérences et des contradictions s’ensuivraient si le voyageur temporel devait changer quoi que ce soit ; il y a contradiction si le passé devient différent de ce qu’il est . ^{[78] [79]} Le paradoxe est généralement décrit avec une personne qui voyage dans le passé et tue son propre grand-père, empêche l’existence de son père ou de sa mère, et donc sa propre existence. ^[29]Les philosophes se demandent si ces paradoxes prouvent que le voyage dans le temps est impossible. Certains philosophes répondent aux paradoxes en arguant qu’il pourrait être possible qu’un voyage dans le temps en arrière soit possible, mais qu’il serait impossible de changer réellement le passé de quelque manière que ce soit, ^[80] une idée similaire au principe d’auto-cohérence proposé par Novikov dans la physique.

Paradoxe ontologique

Compossibilité

Selon la théorie philosophique de la compossibilité , ce qui peut arriver, par exemple dans le cadre d’un voyage dans le temps, doit être mis en balance avec le contexte de tout ce qui concerne la situation. Si le passé est d’une certaine manière, il n’est pas possible qu’il en soit autrement. Ce qui peut arriver lorsqu’un voyageur temporel visite le passé est limité à ce qui s’est passé, afin d’éviter les contradictions logiques. ^[81]

Principe d’auto-cohérence

Le principe d’auto-cohérence de Novikov , nommé d’après Igor Dmitrievich Novikov , stipule que toute action entreprise par un voyageur temporel ou par un objet qui voyage dans le temps faisait partie de l’histoire depuis le début, et il est donc impossible pour le voyageur temporel de “changer”. ” l’histoire de quelque manière que ce soit. Les actions du voyageur temporel peuvent cependant être la cause d’événements dans son propre passé, ce qui conduit à un potentiel de causalité circulaire , parfois appelé paradoxe de prédestination, ^[82] paradoxe ontologique, ^[83] ou paradoxe bootstrap. ^{[83] [84]} Le terme paradoxe bootstrap a été popularisé par l’histoire de Robert A. Heinlein ” By His Bootstraps”. ^[85] Le principe d’auto-cohérence de Novikov propose que les lois locales de la physique dans une région de l’espace-temps contenant des voyageurs temporels ne peuvent pas être différentes des lois locales de la physique dans toute autre région de l’espace-temps. ^[86]

Le philosophe Kelley L. Ross soutient dans “Time Travel Paradoxes” ^[87] que dans un scénario impliquant un objet physique dont la ligne du monde ou l’histoire forme une boucle fermée dans le temps, il peut y avoir une violation de la deuxième loi de la thermodynamique . Ross utilise le film Somewhere in Time comme exemple d’un tel paradoxe ontologique, où une montre est donnée à une personne, et 60 ans plus tard, la même montre est ramenée dans le temps et donnée au même personnage. Ross déclare que l’ entropie de la montre va augmenter, et la montre reportée dans le temps sera plus usée à chaque répétition de son histoire. La deuxième loi de la thermodynamique est comprise par les physiciens modernes comme une loi statistique , doncl’entropie décroissante et l’entropie non croissante ne sont pas impossibles, juste improbables. De plus, l’entropie augmente statistiquement dans les systèmes isolés, de sorte que les systèmes non isolés, tels qu’un objet, qui interagissent avec le monde extérieur, peuvent devenir moins usés et diminuer l’entropie, et il est possible pour un objet dont la ligne d’univers forme un boucle fermée pour être toujours dans le même état au même point de son histoire. ^{[26] : 23}

En 2005, Daniel Greenberger et Karl Svozil ont proposé que la théorie quantique donne un modèle de voyage dans le temps où le passé doit être cohérent. ^{[88] [89]}

Dans la fiction

Les thèmes du voyage dans le temps dans la science-fiction et les médias peuvent être regroupés en trois catégories : chronologie immuable ; chronologie modifiable ; et des histoires alternatives, comme dans l’ interprétation de plusieurs mondes en interaction . ^{[90] [91] [92]} Le terme chronologie non scientifique est souvent utilisé pour désigner tous les événements physiques de l’histoire, de sorte que là où les événements sont modifiés, le voyageur temporel est décrit comme créant une nouvelle chronologie. ^[93]

Voir également

Revendications de voyage dans le temps Revendications de voyage dans le temps et légendes urbaines Culture Capsule temporelle Fiction Voyage dans le temps dans la fiction Voyage dans le temps dans Le Seigneur des Anneaux Liste des œuvres de fiction sur le voyage dans le temps Liste des jeux contenant des voyages dans le temps

Science Tube de Krasnikov Rétrocausalité Singularité de l’anneau Paradoxe temporel Théorie de l’absorbeur Wheeler – Feynman Perception du temps Cryonique Animation suspendue Perception du temps

Lectures complémentaires

• Voyage dans le temps : une histoire – livre de James Gleick

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Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés au voyage dans le temps .

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Aperçus et couverture encyclopédique

• Trous noirs, trous de ver et voyage dans le temps , une conférence de la Royal Society
• Comment le voyage dans le temps fonctionnera chez HowStuffWorks
• Voyage dans le temps et physique moderne à l’encyclopédie de philosophie de Stanford
• Voyage dans le temps sur Internet Encyclopedia of Philosophy