Peut-on voyager dans le temps ?

C'était la question abordée dans une conférence donnée au CERN récemment par Etienne Klein, et à laquelle il a répondu NON, trop vite à mon goût. Il faut dire qu'Etienne Klein est physicien et philosophe, et que sa conférence mêlait un peu les deux aspects de la question. De plus, le titre de son livre "Le facteur temps ne sonne jamais deux fois" [4] ne laissait que peu de doute sur son opinion sur le sujet. (Je me suis permis d'illustrer cet article avec l'image de la couverture, que je trouve excellente)

Voyage vers le futur

Klein a commencé par introduire deux conceptions philosophiques opposées du temps en physique [1,2,3,5]:

  1. le "présentisme", qui correspond à l'intuition selon laquelle seul l'instant présent "existe" alors que le passé n'existe plus et le futur pas encore.
  2. l' "éternalisme", ou théorie de l' "Univers-bloc", qui considère que tout ce qui existe est déterminé dans un espace comportant le temps comme une 4ème dimension donc que le passé et le futur existent au même titre que le présent, qui n'est que la "tranche" (cônique) d'Univers que nous percevons [1,2,3,6].

J'ai rapidement compris que j'étais éternaliste, et suspecté que Klein était présentiste [1,4] dès qu'il a mis en garde ceux qui voudraient "se téléporter vers le futur, car peut-être qu'il n'existe pas encore".

Dans son avertissement, c'est surtout le mot "téléporter" qui m'a dérangé : pourquoi le voyage dans le temps supposerait-il une discontinuité, un saut "instantané" qui est par ailleurs interdit dans les déplacements spatiaux ? D'ailleurs même la première "Machine à  Explorer le Temps" imaginée il y a plus d'un siècle par H.G. Wells ne "saute" pas : son passager parcourt le temps en accéléré, en avant ou en arrière.

Or il existe au moins 4 moyens physiquement envisageables pour voyager de manière continue vers le futur:

  1. attendre ! En fait, le plus difficile est de ne PAS avancer dans le temps à la vitesse d'une seconde par seconde ;-) ...
  2. L'attente "accélérée" en orbite autour d'une grande masse. Le temps propre (donc le "vieillissement") d'un voyageur tournant autour d'un astre très massif est ralenti très légèrement, voir beaucoup à proximité d'un trou noir par exemple. C'est prouvé par les satellites GPS entre autres [7].
  3. A défaut de trou noir à proximité, le voyage à vitesse relativiste produit le même effet. Il est d'une difficulté technique certaine, mais on sait déjà que ça marcherait : les horloges atomiques des GPS le prouvent aussi [7].
  4. L'hibernation. Bon, on ne sait pas (encore) le faire sur des humains, mais des êtres vivants plus simples peuvent sauter un hiver, une saison sèche ou même de nombreuses années pratiquement sans vieillir.

Le problème du voyage dans le temps est donc essentiellement celui du ...

Voyage vers le passé

A priori, un "voyage vers le passé" déclencherait toute une série de violations de principes physiques :

  1. La conservation de la masse ou de l'énergie : en retournant hier, il y aurait 2 copies de moi, le voyage ajouterait 100 kg à l'Univers...
  2. la conservation de l'information : je vais 1h dans le futur lire la fin de cet article sur le web [Ctrl-C] et je reviens le copier là [Ctrl-V] : qui l'a écrit, finalement ? [8]
  3. Mais surtout, la violation de la sacro-sainte Causalité, qui introduit tous les paradoxes soulevés dans la science-fiction de bas de gamme : le voyageur de temps qui tue accidentellement sa grand-mère etc.

Etienne Klein place la Causalité en principe absolu de la Physique et de la Logique philosophique. Dès lors, le voyage dans le temps est impossible car l'Univers ne permet pas son viol (celui de la Causalité ... ) .

Pourtant, l'éternalisme permet de contourner cette difficulté de plusieurs manières, et je regrette que Klein ne les ait pas abordées dans sa conférence:

  1. La "boucle de genre temps". Géométriquement du moins, on peut dessiner des courbes fermées dans l'espace de Minkowski à 4 dimensions, et conformes à la relativité d'Einstein. Kurt Gödel, le plus extraordinaire mathématicien du XXème siècle a même réussi à faire douter Einstein de la relativité en proposant son "Univers de Gödel", à la fois relativiste et permettant le voyage dans le temps. Ce sujet est tellement intéressant que je vais lui consacrer un article spécifique, mais à ce stade ce qu'il suffit de savoir c'est qu'une particule qui tournerait en rond sur "boucle de genre temps" ne violerait pas la causalité, tout simplement en n'interagissant pas avec le reste de l'Univers.
  2. L'abandon du libre arbitre. Si on admet que l'Univers est un bloc dans lequel le futur existe au même titre que le présent et ne peut pas plus être altéré que le passé, alors le problème ne se pose pas car ni le voyageur, ni aucun être humain ne peut réellement influer sur l'avenir, à plus forte raison modifier le passé. C'est certainement ce qui me dérange le plus dans l'Univers-bloc (mais l'être humain à une tendance naturelle à l'anthropocentrisme, donc à se croire doté de facultés spécifiques comme le libre-arbitre, peut-être qu'un peu de modestie lui ferait du bien). Deux de mes histoires de voyage dans le temps préférées sont liées à cette question:
    1. dans le génialissime film "l'armée des douze singes" (ne lisez pas la suite si vous ne l'avez pas vu...) un voyageur temporel est en fait la cause du problème qu'il était censé résoudre.
    2. une très courte nouvelle lue il y a longtemps et dont je recherche la référence. En deux mots, l’humanité fabrique à grands frais une machine à voyager dans le temps. Un voyageur soigneusement sélectionné est envoyé 1 siècle dans le futur. A son retour (instantané) on lui demande comment c’était. Il dit "je ne sais plus!" On lui demande comment ça se fait. Il dit "je me rappelle qu’on m’a bien accueilli, tout montré et expliqué, et qu’au moment de rentrer on m’a proposé de m’effacer la mémoire…et j’ai dit oui !"

Trous de vers

Comme Klein, je pensais les voyages dans le temps absolument impossibles jusqu'à lecture de "How to build a time machine" de Paul Davies désormais disponible en français [10]. Maintenant je pense qu'ils sont seulement impossibles en pratique, mais que le fait qu'ils ne soient pas absiolument formellement impossibles pour des petites particules dans des conditions très spéciales est intéressant à étudier du point de vue théorique.

C'est pourquoi j'ai été très déçu d'entendre Klein ranger la machine de Paul Davies, basée sur la création puis l'agrandissement d'un "trou de ver" permettant une boucle de genre temps, au rang de machine à générer des ventes pour Science & Vie, alors qu'il a quand même publié dans Pour la Science (Scientific American) !

De plus, cette "machine" répond bien à une objection souvent entendue au sujet du voyage dans le temps et reprise par Etienne Klein : si c'était possible, il devrait y avoir des visiteurs du futur parmi nous, descendant de machines assez spectaculaires pour qu'on les remarque. En fait, les "machines" basées sur les boucles de genre temps dans un univers bloc ne permettent pas de remonter avant leur construction, et même pas de choisir facilement la date d'arrivée. L'idée est que le trou de ver mettrait en "contact" deux points de l'espace, puis l'une des extrémités du trou "vieillirait moins vite" que l'autre grâce à des effets relativistes, disons d'un facteur 100. Ainsi, après la création de la machine, il faudrait attendre 100 ans pour pouvoir revenir de 99 ans vers le passé, un an après la création du trou de ver. Pour voyager vers le futur, la date d'arrivée dépendrait exactement de la date de départ : en partant 2 ans après la construction, on arriverait 200 ans dans le futur, 3 ans - 300 ans etc.

Donc en résumé, j'aurais bien aimé une réponse de scientifique du genre "Non, sauf éventuellement peut-être si ..." pour préserver le rêve, alors que le "Non" définitif du philosophe l'a brisé.

Références :

  1. "Qu'est-ce que le temps" sur le Journal du Net : dossier très complet
  2. "Le temps existe-t-il" sur e-znogood
  3. "Le Temps en Physique" sur la Wikipedia
  4. Etienne Klein "Le facteur temps ne sonne jamais deux fois" (2007) Flammarion ISBN:9782081205802 WorldCat Goodreads Google Books  
  5. "Philosophie du temps : Eternalisme VS Présentisme" sur nuance blog
  6. Michael Esfeld "La philosophie de la nature : La métaphysique de l’univers à quatre dimensions (ch. 13)", Université de Lausanne
  7. "De la relativité au GPS", Science.gouv.fr
  8. Claude Semay, "Peut-on voyager dans le temps ?", conférence du 18 décembre 2002 à l'université de Mons-Hainaut (Belgique).
  9. Chronoscope
  10. Paul Davies "Comment construire une machine à explorer le temps ?" (2007) EDP Sciences ISBN:ISBN:9782868839411 WorldCat Goodreads Google Books  
  11. "Le temps, entre réalité et Illusion", Films tirés des conférences Cyclope du 12 et 19 juin 2006, INSTN de Saclay, dont "Le Temps existe-t-il ?" par Etienne Klein
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  • http://chezluc.blogspot.com/ Luc

    “l’armée des douze singes » n’est une copie d’un des plus beaux films de science fiction de tous les temps : « La jetée », de Chris Marker (1962).

  • http://goulu.net Dr. Goulu

    Effectivement, même la Wikipédia cite « La jetée » comme origine de l’ »armée des 12 singes » mais hélas je ne l’ai pas vu et ton lien vers la Gogge Video est cassé. Mais je l’ai retrouvé sur Dailymotion ici : http://www.dailymotion.com/video/xz5cs_la

  • http://www.scientistsofamerica.com/ Savant américain point com

    La Jetée est un chef d’œuvre mais l’armée des 12 singes aussi, à sa façon. Du reste Chris Marker lui-même l’a trouvé très bien (c’est Terry Gilliam, quand même !)
    Le thème du voyage dans le temps est très souvent utilisé en SF, parfois en suivant une logique (Retour vers le futur), parfois en étant réellement logique (l’Armée des 12 jetées) et parfois pas du tout (Terminator, avec des histoires complètement impossibles de paternité). Très distrayant. La nouvelle du voyageur dans le futur qui se fait effacer la mémoire me dit quelque chose mais ma mémoire à moi aussi est effacée.
    Pour le reste, il ne faut pas trop écouter les philosophes, une discipline qui entend expliquer la physique par la rhétorique et la logique est suspecte. Si en plus c’est pour ôter de la poésie au monde, à la science et à la littérature, alors où va-t-on ?

  • http://goulu.net Dr. Goulu

    Etienne Klein a eu la gentillesse de répondre par e-mail à un message l’informant de ce post. Voici ce qu’il me dit :

    Je vous remercie pour ces réflexions. J’aurais effectivement pu conclure par « non, mais peut-être que si… », mais il me semble que lorsqu’on parle devant un large public, qui a tendance à rêver toutes ces choses, il faut marteler ce que la physique nous a appris et le penser de façon ferme, sans toujours imaginer des échappatoires.
    Par ailleurs, vous ne nous dites pas ce que serait pour vous un voyage dans le temps. Je ne vois pas en quoi l’hibernation, à laquelle vous faites référence, pourrait en constituer un : lorsque vous hibernez, vous êtes dans le temps exactement comme lorsque vous n’hibernez pas.

    Je dirais que pour moi, voyager dans le temps recouvre deux aspects distincts :

    1. Le voyage vers le futur : possibilité de vivre à une période que ma durée de vie m’interdit, en étant prêt à ne pas pouvoir interagir en continu avec le monde qui m’entoure pendant le « voyage » (donc soit en étant en voyage relativiste, soit congelé : du moment que mon vieillissement biologique est freiné par rapport à celui des autres habitants de la Terre, le but est atteint). A part « Hibernatus », ça me fait repenser à une nouvelle où le gratin de la planète ne se réveille d’hibernation que tous les 100 ans pour une année de fêtes fantastiques financées par le revenu d’un siècle d’investissements …

    2. le voyage vers le passé, hypothétique pour une particule et définitivement inaccessible aux humains, mais intéressant sur le plan philosophique (causalité, libre arbitre), théorique (est-ce que les paires de particules des fluctuations du vide pourraient être une seule particule tournant sur une boucle de genre temps, par exemple…), et artistique, parce que quand même, avec « Back to the Future », on se marre bien.

    En y réfléchissant, puisque je suis forcé de faire cette distinction alors que je crois au temps « dimension de l’Univers bloc », ça me force à admettre l’irréversibilité du temps, en tout cas pour les objets aussi macroscopiques que moi. Mais j’aimerais beaucoup que la mécanique quantique soit (ou reste ?) réversible. Un article sur les diagrammes de Feynman, la symétrie CPT et les fluctuations du vide va suivre, c’est sur…

  • all

    Beau billet Dr Goulu.
    Je suis étonné que les philosophes ne retiennent pas comme possibilité de voyage temporel l’imagination et le rêve, puisqu’il s’agit de la plus ancienne méthode : la fonction existe car elle présente un avantage évolutif. Lorsque que j’imagine ou je rêve d’un futur, ce futur existe avec un niveau de probabilité qui me permettra de prendre des décisions vitales pour le présent.
    Pour la SF je préconise Dick : son roman uchronique « Le Maître du Haut Château » et le non moins étrange et inclassable « À Rebrousse-Temps ».

    Pour la science, et plus modestement : les expériences sur les particules intriquées (photons jumeaux exp. d’Alain Aspect) qui montrent qu’un état quantique entre ces deux particules est transmis instantanément de l’une à l’autre quelle que soit la distance – le « lien fantôme » comme l’avait baptisé Einstein – ne montrent-elles pas qu’il existe un passage de temps plus rapide, au moins à l’échelle des particules ?

  • http://goulu.net Dr. Goulu

    Effectivement, la capacité de l’esprit humain à se transporter « par la pensée » à une autre époque est peut-être unique dans le monde animal, encore que j’aie appris récemment à me méfier … L’intérêt scientifique m’en semble toutefois limité par le fait qu’on ne puisse pas agir ainsi sur le moindre photon de l’époque rêvée.

    L’intrication, de même que les paires de particules apparaissant dans les fluctuations du vide feront l’objet d’un prochain article. Je me documente un peu afin de minimiser le rapport bêtises/choses intelligentes de ce que je vais raconter… Tiens, voilà une idée pour un nouvel article !

  • Granger

    Très intéressant, ce billet. Mais je suis étonné d’une chose: il me semble que le temps, en physique, n’est pas seulement lié à la relativité et à l’espace de minkowski mais aussi au 2nd principe de la thermodynamique. Donc, ma question est la suivante: est-ce qu’un voyage vers le passé ne permettrait pas de violer le 2nd principe? Intuitivement, je dirai qu’aller dans le passé permettrait de renverser des processus irréversibles. (j’avoue que je n’ai pas d’exemple concrêt en tête, mais je réfléchirai sur la question)

  • http://goulu.net Dr. Goulu

    Absolument, le second principe fait partie du « tas de principes » qu’un voyage vers le passé violerait. La thermodynamique est étonnamment liée à la « conservation de l’information » que je mentionne comme problème.

    La fameux paradoxe du « Démon de Maxwell » illustre ceci et fournit un exemple d’expérience telle que tu la recherches : si tu enregistres le signal de commande de la porte actionnée par le démon, que tu reviens dans le passé et applique le signal enregistré, ça évite au démon de dépenser l’énergie nécessaire à la mesure du mouvement des particules, et tu peux donc comprimer un gaz sans dépenser d’énergie (ou très peu), donc tu violes le 2ème principe et la conservation d’énergie d’un seul coup, et tu gagnes une machine à mouvement perpétuel en prime.

    C’est pourquoi il faut être très prudent sur la possibilité de voyage vers le passé, mais que c’est intéressant de se poser la question sur un plan théorique. Et entre autres, tout le problème de l’irréversibilité des phénomènes physiques macroscopiques alors que la physique quantique est réversible (si on change aussi la charge et la parité, c’est ce qu’on appelle la symétrie CPT, j’y reviendrai, promis)

    Ca rejoint un autre aspect philosophique abordé brièvement par Etienne Klein dans sa conf : qu’est-ce qui fait qu’on avance dans le futur, ou autrement dit, qu’est-ce qui donne la direction de la « flèche du temps« . Une conception consiste à dire que c’est justement la thermodynamique qui « oriente » le temps en nous faisant aller dans le sens de la croissance de l’entropie.

  • oG®e

    Bonjour, et merci pour votre podcast .

    Je m’interresse en tant que profane à la physique relativiste et quantique depuis peu, et notamment au voyage dans le temps..
    Avez vous déjà entendu parler de Ron Mallett ?
    http://en.wikipedia.org/wiki/Ronald_Mallett

    je pense que son nom à sa place ici .Il base ses recherches sur l’expérimentation du voyage dans le temps.
    Voici quelques reportages (malheuresement trop courts)
    trouvés sur YT (ANG, 5 parties) :

    partie 1 : http://www.youtube.com/watch?v=EWnoMaSgYPY
    partie 2 : http://www.youtube.com/watch?v=X3CPEvkR4ZY&feature=related
    partie 3 : http://www.youtube.com/watch?v=I1B7CXhWrcU&feature=related
    partie 4 : http://www.youtube.com/watch?v=W0f079YCq1o&feature=related
    partie 5 : http://www.youtube.com/watch?v=qPAYkluzWTg&feature=related

    ^^

  • http://www.shadows.fr shadow

    Concernant l’hibernation :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Tardigrada
    Le tardigrade est un très bon spécimen, il ne vit que quelques mois mais peut dans certains cas se déshydrater et rester 8 ans en « veille »…

    Pour La jetée / 12 monkeys, parler du second film comme une copie du premier est franchement réducteur étant donné la folie que Gilliam a mis dans son projet. Inspiration ou hommage, oui, remake, sûrement pas.

    En ce qui concerne le premier moyen de voyager dans le temps : Schrödinger avait trouvé un moyen de faire en sorte que le temps n’avance plus, qui peut aussi servir à prouver que temps et espace sont si intimement liés que l’arrêt du temps signifie aussi l’arrêt de mort de l’espace :

    « Aimez une fille de tout votre cœur, et embrassez-la sur la bouche : alors le temps s’arrêtera, et l’espace cessera d’exister… »

    Comme quoi, Schrödinger savait aussi être romantique, quand il ne jouait pas avec des chats. ;-)

  • Pingback: La Nature du Temps « Dr. Goulu

  • mickael

    Klein met en avant le fait que nous devrions,je cite :
    « si c’était possible, il devrait y avoir des visiteurs du futur parmi nous, descendant de machines assez spectaculaires pour qu’on les remarque »
    Ah oui,et si les cas d’ovnis observé n’étaient rien d’autres que nos descendants venant justement du futur,et cela pourrait expliqué la raison pour laquelle,ils éviteraient toute forme de contact avec nous,pour éviter de créer des changements qui pourraient se révéler catastrophique,ou bien suite à une réflexion approfondie et un code de conduite,
    je reste persuadé que le voyage dans le temps est possible,
    il nous suffit de trouver La Solution,
    qui aurait pu croire que l’homme volerait un jour,
    certainement pas ceux vivant à l’époque du moyen age,
    arrêtons d’infirmer que cela est impossible,
    c’est impossible jusqu’à ce que nous ayons trouver le moyen de le rendre possible,
    alors continuons de chercher,restons orientés sur les solutions,et n’ayons pas la prétention de connaitre notre monde et ses possibilités,les choses changent et nos connaissances aussi,qui pourra dire de quoi demain sera fait,ce que nous connaissons aujourd’hui peuvent se révéler fausse demain ou incomplète,alors cherchons et explorons ce monde,nous n’avons pas toutes les informations et les connaissances,continuons de chercher.

    • http://drgoulu.com Dr. Goulu

      On peut certes rêver et faire de la science-fiction avec 2% de science et 98% de fiction. Mais voyager dans le temps, c’est vraiment un problème très différent de voler. Au moyen-âge, on savait qu’il était possible que des trucs volent puisqu’on voyait des oiseaux et des mouches. A part quelques fous qui se tuaient en se jettant du haut des tours, on pensait que l’homme ne pouvait pas voler parce que les bases de la physique du vol manquaient (F=m.a aérodynamique etc…) et aussi les matériaux (le kevlar et l’aluminium, ça vole mieux que le bambou et la jute)

      Pour le voyage dans le temps, il faut reconnaitre qu’on ne sait pas si c’est fondamentalement possible. Certaines conceptions du temps disent oui (avec d’énormes limitations) d’autres (comme Klein) disent que la question n’a carrément pas de sens. A la fin de mon dernier article je me demande s’il serait possible de faire certaines expériences pour voir si certaines particules remontent le temps. Ca serait un pas du même type que de voir des mouches voler : certaines bestioles y arrivent.

      Ensuite, construire une machine à remonter le temps serait une autre affaire. Il faut sans doute encore un peu de théorie, mais surtout quelques appareils dépassant totalement nos capacités pour quelques siècles encore. Et la meilleure machine imaginable actuellement ne pourrait que ramener un voyageur au moment de la construction de la machine, et il n’est pas sur que le voyageur aurait le droit de modifier le passé. Si on découvrait (comme dans l’Armée des 12 Singes) que le passé est figé dans un « Univers-Bloc », l’intérêt économique de la machine serait considérablement limité, sans parler des conséquences philosophiques sur notre cher libre arbitre…

      La réponse à l’objection de Klein est là : les voyageurs temporels ne pourront (peut-être) exister qu’une fois que la machine aura été construite car elle ressemblera à un tunnel, pas à un véhicule.

      Comme les OVNI ne me séduisent pas comme véhicules spatiaux, comme machines à voyager dans le temps ils me semblent aussi convainquants que la machine de H-G Welles, celle à vapeur avec les manettes et les pédales …

  • http://www.gocredit.fr/ credit revolving

    merci, j’ai enfin pu voir « la jetée », c’est effectivement un chef d’oeuvre!

  • mieg

    « une très courte nouvelle lue il y a longtemps et dont je recherche la référence. En deux mots, l’humanité fabrique à grands frais une machine à voyager dans le temps. Un voyageur soigneusement sélectionné est envoyé 1 siècle dans le futur. A son retour (instantané) on lui demande comment c’était. Il dit “je ne sais plus!” On lui demande comment ça se fait. Il dit “je me rappelle qu’on m’a bien accueilli, tout montré et expliqué, et qu’au moment de rentrer on m’a proposé de m’effacer la mémoire…et j’ai dit oui !” »

    Cela me rappelle le film Contact avec Jodie Foster en voyageuse.

    PS : pas mal du tout ce blog

  • http://blog.zertrin.fr Zertrin

    Article très intéressant, tout comme l’ensemble de ce blog que j’ai découvert hier et qui est entré dans l’univers restreint de mes flux RSS favoris ;)

    Je voulais par ce commentaire simplement mentionner une autre œuvre qui se base sur la notion d’univers-bloc : la série de BD de Denis Bajram dont je recommande la lecture : Universal War One
    (http://fr.wikipedia.org/wiki/Universal_War_One)

    • http://drgoulu.com Dr. Goulu

      Bienvenue à bord, merci pour les fleurs et pour la référence de la BD que j’ai honte de ne pas connaître.

      Si le sujet vous intéresse, lisez aussi les autres articles que j’ai pondu sur le temps : http://drgoulu.com/tag/temps/

      J’en prépare un de plus sur les voyages dans le temps au cinéma. Bientôt. Si j’ai le temps.

  • http://drgoulu.com Dr. Goulu

    Tombé sur cette excellente page de la Désencyclopédie avec moins de bêtises qu’il n’y parait :-D : http://desencyclopedie.wikia.com/wiki/Voyage_dans_le_temps

  • Laurent D.

    Entre octobre 2000 et mars 2001, un internaute se faisant appeler « TimeTravel_0″ puis « John Titor » et affirmant être un voyageur temporel en provenance de l’année 2036 participe à plusieurs forums et salons de discussions sur internet…
    L’histoire est habile et fascinante :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/John_Titor
    http://www.johntitor.com

  • denis

    J ai bien aimé cette histoire de la conservation de l’information : je vais 1h dans le futur lire la fin de cet article sur le web [Ctrl-C] et je reviens le copier là [Ctrl-V] : qui l’a écrit, finalement ? Parce qu elle rappelle cette question sur les pyramides existant dans plusieurs endroits du globe : qui les a construites, finalement?

  • Pingback: Temps | Pearltrees

  • netnet

    qui faut-il contacter pour remonter le temps?