Les trous noirs forment des machines à remonter le temps naturelles qui permettent de voyager à la fois dans le passé et dans le futur. Mais ne vous attendez pas à retourner visiter les dinosaures de si tôt.
À l’heure actuelle, nous n’avons pas de vaisseau spatial qui pourrait nous amener n’importe où près d’un trou noir. Mais, même en laissant ce petit détail de côté, tenter de voyager dans le passé en utilisant un trou noir pourrait être la dernière chose que vous ferez.
Que sont les trous noirs ?
Un trou noir est un objet extrêmement massif qui se forme généralement lorsqu’une étoile mourante s’effondre sur elle-même.
Comme les planètes et les étoiles, les trous noirs sont entourés de champs gravitationnels. Un champ gravitationnel est ce qui nous maintient collés à la Terre et ce qui maintient la Terre en rotation autour du Soleil.
En règle générale, plus un objet est massif, plus son champ gravitationnel est fort.
Le champ gravitationnel de la Terre rend extrêmement difficile l’accès à l’espace. C’est pourquoi nous construisons des fusées : nous devons voyager très vite pour sortir de la gravité terrestre.
Le champ gravitationnel d’un trou noir est si fort que même la lumière ne peut pas s’en échapper. C’est impressionnant, puisque la lumière est la chose la plus rapide connue de la science !
Incidemment, c’est pourquoi les trous noirs sont noirs : nous ne pouvons pas faire rebondir la lumière sur un trou noir comme nous pourrions faire rebondir la lumière d’une torche sur un arbre dans l’obscurité.
Espace d’étirement
d’Albert Einstein théorie générale de la relativité nous dit que la matière et l’énergie ont un effet curieux sur l’univers. La matière et l’énergie plient et étirent l’espace. Plus un objet est massif, plus l’espace est étiré et courbé autour de lui.
Un objet massif crée une sorte de vallée dans l’espace. Lorsque des objets s’approchent, ils tombent dans la vallée.
C’est pourquoi, lorsque vous vous approchez suffisamment d’un objet massif, y compris un trou noir, vous tombez vers lui. C’est aussi pourquoi la lumière ne peut pas s’échapper d’un trou noir : les flancs de la vallée sont si escarpés que la lumière ne va pas assez vite pour en sortir.
La vallée créée par un trou noir devient de plus en plus raide à mesure que vous vous en approchez à distance. Le point auquel il devient si raide que la lumière ne peut pas s’échapper s’appelle l’horizon des événements.
Les horizons d’événements ne sont pas seulement intéressants pour les voyageurs temporels potentiels : ils sont également intéressants pour les philosophes, car ils ont des implications pour comment nous comprenons la nature du temps.
Temps d’étirement
Quand l’espace est étiré, le temps l’est aussi. Une horloge proche d’un objet massif fera un tic-tac plus lent qu’une horloge proche d’un objet beaucoup moins massif.
Une horloge près d’un trou noir fonctionnera très lentement par rapport à une sur Terre. Un an près d’un trou noir pourrait signifier 80 ans sur Terre, comme vous l’avez peut-être vu illustré dans le film Interstellaire.
De cette façon, les trous noirs peuvent être utilisés pour voyager dans le futur. Si vous voulez sauter dans le futur de la Terre, volez simplement près d’un trou noir, puis revenez sur Terre.
Si vous vous approchez suffisamment du centre du trou noir, votre horloge ralentira, mais vous devriez toujours pouvoir vous échapper tant que vous ne traversez pas l’horizon des événements.
Boucles dans le temps
Qu’en est-il du passé ? C’est là que les choses deviennent vraiment intéressantes. Un trou noir plie tellement le temps qu’il peut se replier sur lui-même.
Imaginez prendre une feuille de papier et joindre les deux extrémités pour former une boucle. C’est ce qu’un trou noir semble faire avec le temps.
Cela crée une machine à remonter le temps naturelle. Si vous pouviez d’une manière ou d’une autre entrer dans la boucle, que les physiciens appellent une courbe temporelle fermée, vous vous retrouveriez sur une trajectoire à travers l’espace qui commence dans le futur et se termine dans le passé.
À l’intérieur de la boucle, vous constaterez également que la cause et l’effet deviennent difficiles à démêler. Les choses qui sont dans le passé provoquent des événements dans le futur, qui à leur tour provoquent des événements dans le passé !
Le piège
Donc, vous avez trouvé un trou noir et vous voulez utiliser votre fidèle vaisseau spatial pour retourner visiter les dinosaures. Bonne chance.
Il y a trois problèmes. Premièrement, vous ne pouvez voyager que dans le passé du trou noir. Cela signifie que si le trou noir a été créé après la mort des dinosaures, vous ne pourrez pas remonter assez loin.
Deuxièmement, vous devrez probablement traverser l’horizon des événements pour entrer dans la boucle. Cela signifie que pour sortir de la boucle à un moment donné du passé, vous devez quitter l’horizon des événements. Cela signifie voyager plus vite que la lumière, ce qui, nous en sommes presque sûrs, est impossible.
Troisièmement, et probablement le pire de tout, vous et votre vaisseau subiriez “spaghettification“. Ça a l’air délicieux, non ?
Malheureusement, ce n’est pas le cas. Au fur et à mesure que vous traversiez l’horizon des événements, vous étiez étiré à plat, comme une nouille. En fait, vous seriez probablement tellement étiré que vous ne seriez qu’une chaîne d’atomes en spirale dans le vide.
Ainsi, bien qu’il soit amusant de penser aux propriétés de distorsion temporelle des trous noirs, dans un avenir prévisible, cette visite aux dinosaures devra rester dans le domaine de la fantaisie.
Sam Baron est professeur agrégé de philosophie des sciences à l’Université catholique australienne. Cette pièce est apparue pour la première fois sur La conversation.