Le voyage dans le temps
       

       
         
         

Karim Bensaïd

      Maître,

Le voyage dans le temps peut-il être plus que virtuel?

Guidez-moi moi s.v.p. J'aime ce qui sort de l'ordinaire... ça nous fait sortir aussi de l'ignorance.

Merci de me répondre

à vous.

 

       
         

Albert Einstein 


 
Cher monsieur,

Nous allons tout d'abord définir ce que nous pouvons entendre par voyage dans le temps, et de quelle manière ce voyage pourrait être réalisé. Je suis sûr que vous voulez parler de voyages dans le sens traditionnel du terme, c'est à dire aller-retour. Vous vous embarquez dans une machine aux allures étranges, vous allez déjeuner avec Isaac Newton, et vous revenez pour le dîner. Je ne voudrais pas vous décevoir, mais il semble à peu près certain que ce genre de voyage ne pourra jamais être réalisé. Certains chercheurs s'amusent à mes dépens à utiliser ma théorie de la relativité générale pour prédire que certaines régions de l'espace doivent être tellement gauchis (distordus), par des masses gravitationnelles, que des boucles temporelles y soient possibles. Cela me choque beaucoup, que ma théorie soit utilisée, pour prédire l'existence de tels choses. Je ne crois pas en de telles régions, et ensuite, quand bien même existeraient-elles, elles n'en formeraient pas pour autant une machine à voyager dans le temps. Tout au plus risquerions-nous de pénétrer dans une région où nous devrions éternellement revivre les mêmes évènements. Mais je le répète; je ne crois pas en de telles choses.

Maintenant, nous pouvons utiliser la théorie de la relativité restreinte pour décrire une expérience de pensée dans laquelle un voyage dans le futur serait possible, mais aller seulement. Je dis bien expérience de pensée, parce que les quantités d'énergie nécessaires pour mettre en oeuvre les procédés expliqués ci-dessous sont bien au-delà de nos moyens. La théorie de la relativité restreinte stipule que les lois de la nature sont similaires pour tous les observateurs se mouvant librement (à vitesse constante non accélérée), et que rien ne peut aller plus vite que la lumière. Parmi toutes les manifestations de la relativité restreinte, la plus troublante est sûrement celle qui permet à deux personnes de vieillir à des rythmes différents, entraînant ainsi la possibilité de voyager dans le futur.

Dans mon message intitulé «Le contraire ?», je décris le «paradoxe des jumeaux». Le reprenant brièvement, j'y dis que si nous prenons deux jumeaux (ou deux personnes du même âge), que nous en mettons un dans une fusée très rapide qui fera un aller-retour à très grande vitesse, lorsque le voyageur reviendra, il sera plus jeune que son frère.

Cela est une des prédictions de la théorie de la relativité restreinte, et il fut démontré. Deux montres extrêmement précises embarquées dans des avions volant à des vitesses différentes n'auront pas la même heure à l'arrivée. Attention: je ne parle pas de minutes de différence, mais de millionièmes de secondes. À la vitesse où vont les avions (c'est à dire lentement, en terme de relativité), cet écart est tout à fait normal. À des vitesses proches de celles de la lumière, l'écart serait beaucoup plus accentué (voir tableau ci-dessous).

Reprenons l'exemple donné dans le message «Le contraire ?», mais en tentant de mentionner quelques chiffres. Nous avons Daniel qui reste sur Terre pendant que son jumeau Michel s'embarque dans une fusée très rapide. Supposons que nos deux jumeaux aient 20 ans, et que, en l'an 2000, Michel parte pour un voyage aller-retour d'un an (selon sa montre qu'il emmène avec lui), à une vitesse très très élevée. À son retour, Michel sera donc âgé de 21 ans, puisqu'il est parti un an. Et c'est bien ce que sa montre indique. Mais qu'elle n'est pas sa surprise de voir son frère qui l'attend sur le quai d'embarquement. Il a plus de 80 ans! Daniel lui dit que sur la Terre, c'est l'an 2060! Ainsi, ce qui a paru un an à Michel en a paru 60 à Daniel. Ainsi, pendant le voyage, le temps s'est écoulé beaucoup plus lentement dans la fusée que sur la Terre. Michel le voyageur a ainsi fait un saut de 60 ans dans le futur, mais SANS aucune possibilité de revenir en arrière. S'il avait été encore plus vite, il aurait fait un saut de plusieurs siècles.

Construire des fusées pouvant voyager à 90% de la vitesse de la lumière sera peut-être à jamais irréalisable, en raison surtout de la quantité d'énergie phénoménale qu'il faut pour amener un objet à cette vitesse, mais cela n'en reste pas moins qu'une telle histoire ne relève pas de la fiction. Le point important est que cela est en principe possible.

Vous aimez ce qui sort de l'ordinaire ? Je vais vous présenter un petit tableau présentant le temps terrestre relatif à la vitesse de la fusée dans laquelle voyage Michel. N'oublions pas que le voyage de Michel aura toujours duré pour lui UN an, et donc, qu'à son retour, il n'aura vieilli que d'un an, peu importe sa vitesse.

Vitesse de la fusée en % de celle de la lumière  Vieillissement de Daniel resté sur Terre
   
10 % 1 an et 2 jours
50 %  1 an et 2 mois
90 % 2 ans
99 % 7 ans
99.9 % 22 ans
99.99 %  71 ans
99.999 %  224 ans
99.9999 %  707 ans
99.99999 % 2236 ans

Vous pouvez constater de visu que le vieillissement n'est absolument pas linéaire à la vitesse de la fusée. L'effet est exponentiel, de même que l'énergie qu'il faut dépenser pour passer d'un pallier de vitesse à un autre, parce qu'une autre prédiction vérifiée de la relativité restreinte, est l'augmentation de la masse avec la vitesse. Même en apesanteur, et en raison de leurs masses différentes, une boule de quille sera plus difficile à accélérer qu'une balle de golf. Plus un objet est massif, plus il est difficile de le faire bouger (principe d'inertie). 

Prenons notre balle de golf. Il est très aisé de la faire passer de 0 à 100 km/h. Avec un appareil adéquat, il sera de même aussi facile de la faire passer de 100 km/h à 1000 km/h. Mais, comme sa masse augmente avec sa vitesse, plus elle va vite, plus on doit dépenser de l'énergie pour la faire aller encore plus vite (cela est expliqué dans le message intitulé «Votre secret, et la relativité restreinte». Cela bien sûr n'entre en jeu qu'à des vitesses très élevées. Si on parvient à accélérer notre balle de golf à 10% de la vitesse de la lumière, il sera beaucoup plus difficile de la faire passer de 20% à 30%, etc. À la limite où un objet atteint presque la vitesse de la lumière, sa masse devient presque infinie, et rien ne pourra jamais l'emmener à la vitesse de la lumière précisément. Seuls les photons et les ondes électromagnétiques (sans masse), peuvent voyager à la vitesse de la lumière.

Reprenant le tableau ci-dessus, je vais vous présenter un exemple qui défiera votre imagination. Supposons que votre fusée puisse aller à 99.999999999999999 % (il y a quinze neuf après le point) de la vitesse de la lumière. À cette vitesse, en combien de temps croyez-vous atteindre la Galaxie la plus proche de la notre, soit la Galaxie d'Andromède, distante de 2 millions d'années-lumière de la Terre ? En deux millions d'années, logiquement, direz-vous? Faux. Voici la réponse, en TROIS jours ! Vous pourriez ainsi (sur votre propre horloge), faire l'aller-retour Voie Lactée-Andromède-Voie Lactée en SIX jours ! ! ! Mais attention, comme vous allez presque à la vitesse de la lumière, la Terre aura vieilli de QUATRE MILLIONS d'années à votre retour ( 2 fois 2 millions d'années-lumière). À la vitesse de la lumière ou presque, l'univers est à notre portée, mais nous ne vieillissons pas tous à la même vitesse.

Concernant cet exemple, du point de vue du voyageur, comme SON temps s'écoule normalement, mais qu'il parcourt malgré tout deux millions d'années-lumière en 3 jours, c'est la distance Terre-Andromède elle-même qui semblera contractée, parce que la contraction des longueurs est un autre effet de la théorie de la relativité restreinte. Je vais reprendre mon tableau ci-dessus pour vous présenter la contraction apparente à une observateur terrestre d'une fusée de 10 mètres, selon sa vitesse. 

Vitesse de la fusée en % de celle de la lumière  Longueur contractée d'une fusée de 10 m au repos
   
10 % 9,9 m
50 %  8,7 m
90 % 4,4 m
99 % 1,4 m
99.9 % 40 cm
99.99 %  14 cm
99.999 %  4 cm
99.9999 %  1,4 cm
99.99999 % 4 mm

À la vitesse de la lumière, la longueur de la fusée deviendrait nulle.

Je vous laisse, cher ami, réfléchir à tout ça, en espérant que je vous ai suffisamment sorti de l'ordinaire.

Albert Einstein

Source : La relativité animée, Stéphane Durand