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 Mario s'embarque dans
une fusée très rapide. Supposons que nos deux
jumeaux aient 20 ans, et que, en l'an 2000, Mario 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, Mario 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 Mario 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.
Mario 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 Mario. N'oublions pas que le voyage
de Mario 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
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