Le voyage dans le temps : de Retour vers le futur aux trous de ver

Nous y voilà : le 21 octobre 2015, date du bond dans le futur de la DeLorean dans Retour vers le Futur II. L'occasion de comparer notre monde actuel avec celui imaginé 30 ans plus tôt. Mais voyager dans le temps n'est pas que l'apanage des films de science-fiction et on sait parfaitement comment effectuer des bonds dans le futur, entre autres ! Explications.

C'est aujourd'hui, le mercredi 21 octobre 2015, que se déroule une bonne partie de l'action du second épisode de Retour vers le Futur, la trilogie de Robert Zemeckis sortie dans les années 80. Au début du film, Jennifer, Marty et Doc montent dans la DeLorean pour se rendre dans le futur.

Il s'agit d'un événement marquant pour deux raisons. Tout d'abord on peut comparer la vision du futur du réalisateur avec notre présent, même si ce dernier ne souhaitait apparemment pas donner de date pour le bond vers l'avenir, justement pour éviter cette confrontation. Dans la seconde partie de l'actualité, nous tâcherons de savoir où on en est de la question du voyage temporel pour l'homme et les particules, qui est possible dans certaines conditions. Accrochez vos ceintures, nom de Zeus !

Télévision interactive, objets connectés et drones : check en 2015

Concernant la vision du futur tout d'abord, il faut bien avouer que Robert Zemeckis a plus ou moins vu juste sur plusieurs points. C'est le cas de la télévision que regarde le fils de Marty : elle propose un écran plat géant, obéit à la voix et se veut interactive d'une certaine manière. Au lieu d'avoir des tablettes et smartphones comme second écran, tout est diffusé sous forme de mosaïque, mais l'idée profonde reste assez proche.

Les lunettes connectées (qui ne sont d'ailleurs pas sans rappeler les casques de réalité virtuelle dans le film) sont une autre prophétie de Retour vers le futur devenue réalité depuis plusieurs années maintenant. De même, la domotique occupe également une place importante avec une serrure biométrique et des ampoules connectées dans la maison des McFly.

On notera aussi la présence d'un drone venu filmer la scène lorsque Griff Tannen et ses comparses ont leur accident. Plus tard, on en verra un autre qui se charge de promener un chien le soir. 

Voitures volantes et Hoverboard : on n'y est pas encore totalement

Mais, dans plusieurs cas, le réalisateur est passé à côté avec des inventions qui n'ont jamais vu le jour, ou du moins pas dans les mêmes proportions que dans le film. Si la voiture volante est bien une réalité, on n'en trouve pas à tous les coins de rue et encore moins avec des autoroutes qui leur sont dédiées. Les garagistes ne proposent pas non plus souvent de système d'antigravité.

Même chose pour l'Hoverboard, qui a pourtant été annoncé il y a quelques mois. Il ne s'agit pas franchement de la même chose. En effet, celui de notre époque ne vole que sur des pistes spécialement conçues pour, et on est loin d'en trouver sous forme de jouet pour les enfants comme dans le film. Les trottinettes ont encore de beaux jours devant elles. 

Surfant sur cette vague de nostalgie, plusieurs vidéos ont été mises en ligne ces derniers temps. On peut citer la comparaison effectuée par College Humor entre le 2015 d'il y a 30 ans et celui d'aujourd'hui, la publicité de Toyota qui réunit Doc et Marty, ainsi que la bande-annonce des Dents de la mer 19 d'Universal Pictures (des vidéos exclusivement en anglais) :

Retour vers le futur : mais où est donc Internet ?

Mais là où Retour vers le Futur a incontestablement manqué son coche c'est sur l'explosion d'Internet. La maison de Marty regorge de fax dans toutes les pièces (on l'utilise encore de nos jours, mais certainement pas dans cette proportion), mais pas de tablette ou de smartphone. Quand Marty regarde le journal, c'est dans sa version papier et on peut voir sur la couverture qu'USA Today revendique pas moins de 3 milliards de lecteurs quotidiens (sic). 

Parmi les autres prophéties de Retour vers le Futur II dont on attend de voir la couleur en 2015, on peut citer la météo précise à la seconde près, comme lorsque Doc attend pour sortir de la voiture au début du film. Il ajoutera d'ailleurs : « si seulement la poste était aussi fiable que les prévisions météo ». Dans le même genre farfelu, le savant un peu fou explique que « le système judiciaire est très performant depuis qu'on a supprimé les avocats ». On se demande bien ce qu'il entendait vraiment par « très performant ».

Et si on passait aux choses sérieuses : peut-on réellement voyager dans le temps ?

Quoi qu'il en soit, en cette date du 21 octobre 2015 nous avons décidé de tenter de répondre à une question simple : peut-on voyager dans le temps ? Comme nous allons le voir, la réponse n'est pas si simple que cela et quelques surprises vous attendent probablement.

Mais avant d'entrer dans le sujet, une petite digression sur la notion de « temps » avec comme entrée en matière une citation d'Étienne Klein, physicien et spécialiste du temps au CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) tirée du quatrième de couverture de son livre Les tactiques de Chronos (2009) : il présente le temps comme une « chose introuvable dont tout le monde parle, mais que personne n’a jamais vue ». 

De son côté, l'astrophysicien Marc Lachièze-Rey (enseignant à l'École Centrale Paris, théoricien et cosmologue du CNRS) expliquait dans une conférence que « le temps n'existe pas, mais évidemment si on veut dire que le temps n'existe pas, il faut plus ou moins savoir ce qu'on appelle le temps. L'idée que je défends c'est que le temps ce n'est pas du tout une notion simple, ce n'est pas du tout une notion première, mais c'est une notion composite ». Pour les explications détaillées de Marc Lachièze-Rey, la vidéo RED15 est disponible dans la liste de lecture à la fin de cette actualité (à partir de 34 minutes et 40 secondes).

Quoi qu'il en soit, en physique on parle généralement d'un tout appelé d'espace-temps. Il est composé de deux notions (espace et temps), mais qui sont inséparables et qui s'influencent l'une et l'autre. Maintenant que les bases sont posées et que le mal de tête commence à arriver, passons aux choses sérieuses.

Vers le futur, sans aucun doute !

Dans la notion de voyage dans le temps, il existe deux cas, qu'il faut bien séparer : vers le passé ou vers le futur. Commençons par la seconde situation, la plus simple. Stéphane Durand, scientifique au centre de recherche mathématique de l'Université de Montréal, annonce sans détour que « les voyages dans le futur sont assurément possibles. On connait au moins deux façons différentes de faire des sauts dans le futur aussi longs que l'on veut, de plusieurs années ou de plusieurs siècles ».

Si la manière d'y arriver est connue et vérifiée par des expériences pratiques, c'est la technologie permettant de réaliser des bonds dans le futur comme on le souhaite qui manque réellement. Les deux manières que l'on connait pour effectuer un bond dans le futur sont la (très très grande) vitesse et la gravitation.

Vitesse et/ou gravitation, vous avez le choix

En effet, plus on se rapproche de la vitesse de la lumière (299 792 458 m/s tout de même), plus le temps s'écoule doucement. L'exemple le plus connu est sans aucun doute celui de deux jumeaux, dont l'un prend une fusée qui voyage à grande vitesse. À 90 % de la vitesse de la lumière, un an de voyage dans l'espace correspondra à 2 ans sur notre planète. Ainsi, le jumeau parti en escapade reviendra dans « le futur » de son frère. Et plus on se rapproche de la vitesse de la lumière plus l'écart se creuse de manière exponentielle et tend vers l'infini.

Une analogie - partielle, mais parlante - est proposée par Marc Lachièze-Rey avec un voyage entre Paris et Bordeaux. Il peut être direct en ligne droite (c'est le cas du jumeau resté sur Terre dans l'exemple précédent), ou bien avec un détour par Lyon (le jumeau en voyage dans l'espace) : « Voilà deux histoires qui ont même point de départ, même point d'arrivée, mais qui ont deux longueurs. Une longueur dans l'espace-temps c'est exactement la durée, c'est le principe fondamental de la relativité générale et ça marche très très bien » explique le scientifique.

Les accélérateurs de particules ont prouvé cela, tout comme diverses expérimentations menées à plus grande échelle. C'est notamment le cas de l'expérience Hafele-Keating réalisée en 1971 : deux avions embarquent des horloges atomiques parfaitement synchronisées, l'un part vers l'est, l'autre vers l'ouest. Ils comparent alors leurs résultats avec une troisième horloge restée sur Terre et le résultat est sans appel : l'avion voguant vers l'est indique - 59 ns, celui vers l'ouest +273 ns, soit un écart de 332 ns entre les deux (avec une précision à l'époque de +/- 17 ns).

Les écarts sont très faibles puisque les vitesses sont dérisoires par rapport à la vitesse de la lumière, mais la preuve de la dilatation du temps est bien faite. Tous les détails se trouvent sur le site CultureSciences-Physique, édité en collaboration avec le CNRS et le CEA.

Mais ce n'est pas tout : « la gravité aussi ralentit le temps. Par exemple, proche de certaines étoiles ultra-denses appelées étoiles à neutrons, l'écoulement du temps est énormément ralenti par rapport au nôtre » explique Stéphane Durand. On pense immédiatement aux trous noirs, tant ils sont massifs. Interstellar joue d'ailleurs sur cette déformation du temps pour une partie de son scénario. 

Les satellites GPS peuvent en témoigner

Plus proche de nous, on a également la preuve irréfutable de l'action de la gravité et de la vitesse sur le temps : les satellites GPS en orbite autour de la Terre subissent les deux effets de modifications temporelles : la vitesse et la gravité. « Bref, le ralentissement du temps est vérifié de plusieurs façons. C'est une réalité, il peut être contrôlé soit par la vitesse, soit par la force de gravité » conclut le scientifique canadien.

Là où les choses se compliquent un peu, c'est qu'un bond dans le futur, peu importe quand, n'implique pas que le futur existe déjà et qu'il est écrit : « il ne s'agit que de ralentir son vieillissement pendant que celui de la Terre s’écoule normalement ».

Le CEA donne une conséquence intéressante sur la simultanéité : « En théorie de la relativité, la notion de simultanéité cesse d’être absolue : ce qui nous est présent à un certain instant n’existe plus, ou pas encore, pour un observateur en déplacement par rapport à nous [...] On ne peut plus parler de l’Univers comme d’un métronome universel, car existent désormais autant d’horloges fondamentales qu’il y a d’objets en mouvement uniforme, et il est impossible de les synchroniser de façon pérenne : on peut certes ajuster leurs cadrans à un certain moment, mais les heures indiquées cesseront de coïncider quelques instants plus tard. Chaque observateur constatera que les durées indiquées par les horloges autres que la sienne seront dilatées ».

Quid des voyages dans le passé ? 

Passons maintenant à la seconde partie des voyages temporels, plus complexe et problématique à aborder : ceux en direction du passé, la notion de paradoxe entrant en jeu. Pour rappel, un paradoxe désigne selon Wikipédia « une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un raisonnement qui, bien que sans faille apparente, aboutit à une absurdité, ou encore une situation qui contredit l'intuition commune ». 

Stéphane Durant propose un exemple de paradoxe qui semble directement inspiré du premier volet de Retour vers le futur : « Je retourne dans le passé rencontrer mes parents lorsqu'ils étaient jeunes et je les empêche de se rencontrer. Ma mère n'a donc pas eu d'enfant avec mon père, elle ne m'a donc pas mis au monde. Pourtant je suis là ». Un autre exemple serait celui d'un écrivain ou d'un scientifique qui voyage dans le passé pour se remettre un document qu'il a écrit durant sa vie. Du coup, plus besoin de l'écrire puisqu'il l'a déjà en main, mais du coup, comment écrit-il ce document ? 

Dans les deux cas, le principe de causalité est au centre du paradoxe : un événement est la conséquence d'une cause. Or, dans le cas des parents qui ne se rencontrent pas, l'événement (le voyageur dans le temps) n'a pas de cause (la rencontre de ses parents). Dans le second cas, l'événement (le livre) est sa propre cause. Paradoxe temporel et boite d'aspirine pour certains.

Or s'il y a paradoxe, on peut définitivement faire une croix sur le voyage dans le temps. La question est donc de savoir si on peut les contourner ? Et la réponse est oui. Plus exactement, il existe des théories qui permettent de résoudre les paradoxes, dont les univers parallèles.

« Pour rendre cohérents les voyages dans le passé pour des humains doués de libre arbitre, il faut que toutes les possibilités existent simultanément » indique Stéphane Durant. Pour faire simple, si un voyageur temporel vient tuer son père, l'action se déroule alors dans un univers parallèle. Dans l'univers de départ son père est toujours vivant et le voyageur peut donc naître, changer d'univers et aller tuer « son père » dans un autre univers où il restera toujours vivant comme étant « son fils », mais d'un autre univers. L'avantage des univers multiples c'est que « les paradoxes se résolvent d'eux-mêmes », comme se plait à le rappeler le Doctor Who.

Maintenant, pour que cette hypothèse tienne la route, il faut qu'un nouvel univers se crée à chaque fois qu'un choix est possible... autant dire qu'il en existerait alors une infinité. Les paradoxes peuvent donc être contournés, mais cela ne permet pas d'affirmer que les voyages dans le temps sont possibles pour autant : on a simplement supprimé une hypothèse qui pourrait les invalider.

Ne pas confondre vision du passé et voyage dans le passé

Avant de continuer et d'évoquer des phénomènes permettant de voyager dans le passé, il est important de préciser un point : « Regarder loin, c’est regarder dans le passé », mais à aucun moment ce n'est voyager dans le passé. La raison est simple : la lumière a beau être rapide, son trajet n'est pas instantané, et certains événements que l'on voit peuvent avoir eu lieu il y a quelques secondes ou bien des milliards d'années plus tôt.

Le CEA donne quelques ordres de grandeur : « La lumière de la Lune nous parvient une seconde après son émission, celle du Soleil, huit minutes plus tard. Nous voyons l’étoile la plus proche du système solaire (Proxima du Centaure) telle qu‘elle était il y a un peu plus de quatre ans, le centre de notre Galaxie tel qu’il était il y a 26 000 ans et la galaxie la plus proche de la nôtre telle qu’elle était il y a 2,3 millions d’années. La lumière la plus ancienne (le fond diffus cosmologique) remonte à quinze milliards d’années. Cette première lumière a jailli après la formation des atomes, quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang ».

Crédits : CEA, Journal de Saclay n°32. Oui, la carte n'est pas DU TOUT à l'échelle, nous le savons et le CEA également

Les machines à voyager dans le temps que sont les trous de ver

Quoi qu'il en soit, il existe plusieurs indices qui indiquent qu'un voyage vers le passé serait possible, au moins au niveau microscopique. Cela pourrait notamment passer par des trous de ver, là encore comme dans Interstellar. Un tel phénomène, s'il devait exister, se comporterait en fait comme un « raccourci » dans l'espace-temps. On rentre à un instant et un lieu donnés et on ressort ailleurs dans l'espace et dans le temps. 

Problème, les forces gravitationnelles à côté d'un trou noir/de ver sont tellement importantes que n'importe quelle machine serait littéralement disloquée. Et ce n'est pas le seul obstacle. Il y a quelques années (mais la théorie reste évidemment valable), le CEA expliquait en effet que « cette possibilité toute théorique est annihilée dans l’œuf par le fait que les trous de ver, s’ils existent, sont fondamentalement instables : leur tunnel serait aussitôt détruit par la moindre particule qui y pénétrerait ». Bref on ne peut pas y passer sans être écrasé et de toute façon le tunnel s'autodétruirait à la première particule. De la théorie à la pratique, il y a donc plus qu'un simple pas à franchir.

Cette conclusion est partagée par Stephen Hawking dans sa « conjecture de protection chronologique ». Elle est résumée ainsi par le CEA : « Les machines à voyager dans le temps ne peuvent que s’autodétruire instantanément si l’on cherche à les construire. Voilà qui n’est guère encourageant ». Dans tous les cas, il ne s'agit que de conjecture qui doit donc encore être confirmée ou infirmée. Quoi qu'il en soit, elle n'empêche pas le phénomène de ralentissement du temps que nous avons évoqué précédemment.

Inconcevable maintenant, mais qu'en sera-t-il dans plusieurs siècles ?

Dans tous les cas, rien ne permet d'indiquer que le voyage dans le passé serait possible pour des humains... mais rien ne permet non plus d'affirmer le contraire, et c'est là toute la beauté de la chose. « N'oublions pas que des idées qui semblent complètement métaphysiques à une époque peuvent devenir un jour vérifiables en laboratoire. Exactement comme il y a quelques siècles quand certains ont commencé à spéculer théoriquement et mathématiquement sur la réalité possible de mondes que l'on pouvait imaginer être associés à des objets célestes [...]. Beaucoup ont crié à l'hérésie. Car d'une part cela semblait tout simplement inconcevable et d'autre part il semblait clair que cela allait rester dans le domaine métaphysique invérifiable ». 

Comme nous avons eu l'occasion de l'évoquer avec la mission Rosetta/Philae qui s'est posée sur une comète, New Horizons qui a frôlé Pluton et Voyager 1 qui a quitté notre système solaire, non seulement on a pu prendre des photos précises des astres autour de nous, mais on a également pu se poser sur certains d'entre eux. Pour ce qui est d'engins capables d'atteindre la vitesse de la lumière (ou au moins de s'en rapprocher à quelques millièmes près), on pourrait faire une analogie (certes grossière) avec la vitesse du son : il y a quelques siècles, qui pensait que l'on pourrait un jour dépasser cette barrière aussi facilement ?

Si vous avez plus de cinq heures devant vous, voici quelques vidéos de conférences et d'explications sur l'espace-temps et les voyages temporels :