Boucles temporelles semi-fermées
Relativité de la simultanéité, voyage dans le temps et principe de consistance
« La relativité au niveau physique est aussi présente dans la relativité générale. C’est un des principes de base qui rend en théorie possibles les boucles temporelles semi-fermées. »
Le problème conceptuel
En effet, s’il y a, en fait, une simultanéité absolue au niveau physique, et donc un instant présent pour l’Univers, il y a impossibilité de remonter dans le temps.
Marc Lachièze-Rey , dans son livre très instructif Voyager dans le temps : la physique moderne et la temporalité, étudie les conséquences du formalisme de la relativité générale. Il indique que cette dernière rend en théorie possibles les boucles temporelles semi-fermées — cas, par exemple, d’une boule de billard qui pourrait en théorie frapper son double dans son passé.
C’est aller un peu vite en besogne que de dire qu’il n’y a pas de paradoxe, car on se retrouverait avec deux boules de billard au lieu d’une.
C’est, du fait de la présence implicite du principe de relativité de la simultanéité au niveau physique, qu’à un moment donné la théorie perd pied et part dans la science-fiction.
Marc Lachièze-Rey, dans son ouvrage, étudie plusieurs possibilités théoriques de boucles temporelles ; je laisse le soin aux physiciens ou aux mathématiciens de les commenter.
Mais, même si l’on n’est pas capable de suivre le raisonnement mathématique, on peut approcher les boucles temporelles semi-fermées en se demandant sur quels principes conceptuels elles reposent.
Pour certains types de boucles temporelles, Marc Lachièze-Rey parle d’accélération, de courbure de l’espace et de trou de ver. Je me suis demandé, à partir de là, comment il est possible qu’un corps puisse remonter le temps en suivant la théorie.
Une explication fondée sur trois éléments
Voilà comment je comprends les choses, en utilisant ces trois éléments :
1 L’accélération
Tout d’abord, quand un corps accélère, en application du principe de relativité de la simultanéité au niveau physique, le temps « se déroule pour le corps », mais, selon sa ligne de simultanéité, pour certains événements éloignés, il est censé pouvoir remonter le temps [1].
2 La courbure de l’espace
Ensuite, en présence d’un espace courbé par une masse importante, un corps peut revenir sur ses pas « sans changer de direction ». Ce qui fait qu’au retour on n’aurait pas besoin d’appliquer le principe de relativité de la simultanéité.
La remontée dans le temps, effectuée selon une ligne de simultanéité pendant l’accélération, ne serait donc pas annulée.
3 Le trou de ver
Enfin, avec un trou de ver comme raccourci spatio-temporel, le corps pourrait passer très rapidement d’une région à une autre et, par ce biais, rejoindre très vite un lieu éloigné dans l’espace-temps.
Il pourrait donc, en théorie, se retrouver rapidement à proximité des régions de l’espace-temps pour lesquelles il a remonté le temps, selon sa ligne de simultanéité, pendant son accélération.
Le paradoxe du voyage dans le temps
Les boucles temporelles semi-fermées seraient donc, dans le cadre de la relativité générale, théoriquement possibles. Les physiciens se demandent toutefois si elles le sont en pratique.
Il est tout de même très étonnant que les principes initiaux de la théorie les autorisent. Il y a cette possibilité d’une courbe de temps qui me permettrait de revenir dans mon passé, d’où le paradoxe du grand-père :
Que se passe-t-il si je tue mon grand-père avant que mon père n’ait été conçu ?
Bien sûr, on a immédiatement l’impression de nager en pleine science-fiction. Pourtant, cette approche serait permise par certaines équations de la physique.
Le principe de consistance
Mais, toujours d’après Marc Lachièze-Rey, il y aurait quelque chose qui empêche « de tuer mon grand-père », à savoir le principe de consistance ; en résumé :
« Aucune des prédictions de la théorie ne peut heurter la logique. » [2]
Cette argumentation ne me paraît pas très convaincante, car elle me semble être une manière de combler un défaut de la théorie, en ce qui concerne ses principes de base, par un ajout en cours de route.
On peut sans doute aussi resituer la relativité générale dans un cadre général plus vaste, rendant impossibles les boucles temporelles semi-fermées.
Il n’empêche que le formalisme de la relativité générale, laissé à lui-même, les permettrait. Cela peut être une bonne indication de la nécessité de réformer la théorie en ce qui concerne ses principes de base [3].
Conclusion
De ces considérations, il ressort que le principe de relativité de la simultanéité au niveau physique est présent, au moins implicitement, dans les deux théories de la relativité, même si, à un moment donné, les physiciens ne s’en rendent plus compte.
Cela illustre qu’il est capital de réformer ce cadre théorique en profondeur, en montrant qu’il y a nécessairement une simultanéité absolue au niveau physique, avec les conséquences que cela entraîne sur l’invariance de la vitesse de la lumière [4], la représentation de l’espace-temps et l’analyse du mouvement.
Il ne faudrait pas que les théoriciens en physique passent à côté de cette question pendant encore un nombre important d’années. Il suffirait que des théoriciens, comme Étienne Klein ou Marc Lachièze-Rey, qui sont plus particulièrement interpellés dans cette lettre, ou d’autres encore, prennent ce sujet à bras-le-corps pour que cette question soit définitivement résolue.
Notes et références
[1] Nantes Utopiales, du 1er au 6 novembre 2017, La Flèche du temps : voir la vidéo . ↩
[2] Idem. ↩
[3] Marc Lachièze-Rey, Voyager dans le temps : la physique moderne et la temporalité, page 199, collection Science ouverte, Seuil. ↩
[4] Avec l’idée d’une simultanéité absolue, on comprend qu’il y a une adaptation constante de la vitesse de la lumière à la configuration spatiale, un corps de masse importante modifiant cette configuration.
Donc, en présence d’un objet de faible masse en mouvement dans l’espace, dans certains cas de figure, il devrait y avoir une différence de vitesse de la lumière, si l’on prend pour référence deux points suffisamment distants de l’objet.
Bien sûr, il faut se demander si, d’un point de vue opérationnel, on peut parvenir à une mesure significative. Cette adaptation constante de la vitesse de la lumière à la configuration spatiale va dans le sens d’une approche relationnelle de l’espace et du mouvement. ↩
Extrait d’une lettre circulaire citée dans le livre :
Et il survolait les eaux — Vers une nouvelle vision du monde physique ?Ressources complémentaires
L’erreur d’interprétation de Marc Lachièze-Rey
Le fait que des horloges ne battent pas le même rythme selon leur position spatiale n’implique nullement que le temps n’existe pas. Cela signifie seulement que le rythme des processus physiques dépend des conditions spatiales, ce qui est très différent d’une négation du temps lui-même.
On ne peut pas arbitrairement éliminer la possibilité que deux horloges « identiques », placées dans des conditions spatiales différentes — par exemple à deux étages différents d’un même immeuble — tournent simultanément à des rythmes différents. Marc Lachièze-Rey fait l’impasse sur ce point.