Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.
Sam Baron, Professeur associé, Australian Catholic University
En 1994, le physicien Miguel Alcubierre a proposé une technologie radicale qui permettrait un voyage plus rapide que la lumière: le warp drive, une manière hypothétique de contourner la limite de vitesse ultime de l’univers en pliant le tissu de la réalité.
C’était une idée intrigante – même la NASA l’a étudiée au laboratoire Eagleworks – mais la proposition d’Alcubierre contenait des problèmes qui semblaient insurmontables. Aujourd’hui, un article récent des physiciens américains Alexey Bobrick et Gianni Martire a résolu bon nombre de ces problèmes et a généré beaucoup de buzz.
Mais alors que Bobrick et Martire ont réussi à démystifier considérablement la technologie de distorsion, leurs travaux suggèrent en fait que les voyages plus rapides que la lumière resteront hors de portée pour des êtres comme nous, du moins pour le moment.
Il y a, cependant, une lueur d’espoir: la technologie de chaîne peut avoir des applications radicales au-delà des voyages dans l’espace.
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À travers l’univers?
L’histoire des entraînements de distorsion commence avec le couronnement d’Einstein: la relativité générale. Les équations de la relativité générale capturent la façon dont l’espace-temps – le tissu même de la réalité – se plie en réponse à la présence de matière et d’énergie qui, à son tour, explique comment la matière et l’énergie se déplacent.
La relativité générale impose deux contraintes au voyage interstellaire. Premièrement, rien ne peut être accéléré au-delà de la vitesse de la lumière (environ 300 000 km par seconde). Même en voyageant à cette vitesse vertigineuse, il nous faudrait encore quatre ans pour arriver à Proxima Centauri, l’étoile la plus proche de notre Soleil.
Deuxièmement, l’horloge d’un vaisseau spatial voyageant près de la vitesse de la lumière ralentirait par rapport à une horloge sur Terre (c’est ce qu’on appelle la dilatation du temps). En supposant un état d’accélération constant, cela permet de parcourir les étoiles. On peut atteindre une étoile lointaine qui est à 150 années-lumière au cours de sa vie. Le hic, cependant, est qu’à son retour, plus de 300 ans se seront écoulés sur Terre.
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Un nouvel espoir
C’est là qu’Alcubierre est entré en jeu. Il a fait valoir que les mathématiques de la relativité générale permettaient des «bulles de distorsion» – des régions où la matière et l’énergie étaient disposées de manière à plier l’espace-temps devant la bulle et à l’étendre vers l’arrière dans un façon qui a permis à une zone «plate» à l’intérieur de la bulle de voyager plus vite que la lumière.
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Pour avoir une idée de ce que signifie «plat» dans ce contexte, notez que l’espace-temps est un peu comme un tapis en caoutchouc. Le tapis se courbe en présence de matière et d’énergie (pensez à poser une boule de bowling sur le tapis). La gravité n’est rien de plus que la tendance des objets à rouler dans les bosses créées par des choses comme les étoiles et les planètes. Une région plate est comme une partie du tapis sans rien dessus.
Un tel entraînement éviterait également les conséquences désagréables de la dilatation du temps. On pourrait potentiellement faire un aller-retour dans l’espace lointain et toujours être accueilli par son plus proche et le plus cher à la maison.
Une bizarrerie de l’espace-temps
Comment fonctionne l’appareil d’Alcubierre? Ici, la discussion repose souvent sur des analogies, car les mathématiques sont si complexes.
Imaginez un tapis avec une tasse dessus. Vous êtes sur le tapis et vous voulez vous rendre à la tasse. Vous pouvez vous déplacer sur le tapis ou tirer le tapis vers vous. Le lecteur de distorsion est comme tirer sur l’espace-temps pour rapprocher votre destination.
Mais les analogies ont leurs limites: un lecteur de distorsion n’entraîne pas vraiment votre destination vers vous. Il contracte l’espace-temps pour raccourcir votre chemin. Il y a juste moins de tapis entre vous et la tasse lorsque vous allumez le lecteur.
La suggestion d’Alcubierre, bien que mathématiquement rigoureuse, est difficile à comprendre à un niveau intuitif. Le travail de Bobrick et Martire va changer tout cela.
Bêtisiers de vaisseau
Bobrick et Martire montrent que tout entraînement de distorsion doit être une coque de matériau dans un état de mouvement constant, englobant une région plate de l’espace-temps. L’énergie de la coque modifie les propriétés de la région de l’espace-temps à l’intérieur.
Cela peut ne pas sembler être une découverte, mais jusqu’à présent, il n’était pas clair ce que pourraient être les lecteurs de distorsion, physiquement parlant. Leur travail nous dit qu’un entraînement de chaîne est, de manière quelque peu surprenante, comme une voiture. Une voiture est aussi une coquille d’énergie (sous forme de matière) qui renferme une région plate de l’espace-temps. La différence est que monter dans une voiture ne vous fait pas vieillir plus vite. Cependant, c’est le genre de chose qu’un lecteur de distorsion pourrait faire.
En utilisant leur description simple, Bobrick et Martire démontrent une méthode pour utiliser les équations de relativité générale d’Einstein pour trouver des espaces-temps qui permettent des arrangements de matière et d’énergie qui agiraient comme des bulles de distorsion. Cela nous donne une clé mathématique pour trouver et classer les technologies de chaîne.
Leur travail parvient à résoudre l’un des problèmes fondamentaux des lecteurs de distorsion. Pour équilibrer les équations, l’appareil d’Alcubierre fonctionne à «l’énergie négative» – mais nous n’avons pas encore découvert de sources viables d’énergie négative dans le monde réel.
Pire, les besoins énergétiques négatifs de l’appareil d’Alcubierre sont immenses. Selon certaines estimations, toute l’énergie de l’univers connu serait nécessaire (bien que des travaux ultérieurs réduisent un peu le nombre).
Bobrick et Martire montrent qu’un entraînement de distorsion pourrait être fabriqué à partir d’énergie positive (c’est-à-dire d’énergie «normale») ou d’un mélange d’énergie négative et positive. Cela dit, les besoins énergétiques seraient encore immenses.
Si Bobrick et Martire ont raison, alors un lecteur de distorsion est comme tout autre objet en mouvement. Il serait soumis à la limite de vitesse universelle imposée par la relativité générale après tout, et il aurait besoin d’une sorte de système de propulsion conventionnel pour le faire accélérer.
Les nouvelles empirent. De nombreux types d’entraînement à distorsion ne peuvent modifier l’espace-temps à l’intérieur que d’une certaine manière: en ralentissant l’horloge du passager exactement de la manière qui rend un voyage dans l’espace lointain un problème.
Bobrick et Martire montrent que certains entraînements de distorsion pourraient voyager plus vite que la lumière, mais seulement s’ils sont créés déjà à cette vitesse – ce qui n’aide aucun être humain ordinaire qui espère un peu de tourisme interstellaire.
Le jeu final
N’oubliez pas qu’un lecteur de distorsion peut modifier la région de l’espace-temps plat qu’il englobe. Il peut notamment accélérer ou ralentir une horloge à l’intérieur du lecteur.
Considérez ce que cela signifierait d’avoir un tel objet disponible. Vous voulez mettre une personne atteinte d’une maladie en phase terminale sur la glace? Collez-les dans un lecteur de distorsion et ralentissez leur horloge. De leur point de vue, quelques années passeront, tandis que cent ans passeront sur Terre – suffisamment de temps pour trouver un remède.
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Vous voulez faire pousser vos cultures du jour au lendemain? Collez-les dans un lecteur de chaîne et accélérez l’horloge. Quelques jours passeront pour vous, et quelques semaines passeront pour vos semis.
Il existe des possibilités encore plus exotiques: en faisant tourner l’espace-temps à l’intérieur d’un lecteur, on peut être en mesure de produire une batterie capable de contenir d’énormes quantités d’énergie.
Voyager plus vite que la lumière reste un rêve lointain. Mais la technologie de chaîne serait révolutionnaire en elle-même.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
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