Elle fut publiée par Einstein en 1905.Voici quelques
aspects de cette théorie à retenir:
Tout d'abord, elle repose sur une analyse critique des notions d'espace
et de temps , rendue nécessaire par la contradiction de la mécanique classique
et de l'électromagnétisme.
Einstein remit en cause les notions de temps absolu et d'espace universel
et en particulier la notion de simultanéité de deux évènements se produisants
en des lieux différents: En clair, cela signifie que deux évènements pourront
être simultanés pour un observateur placé dans un repère R sans l'être
pour un observateur placé dans un repère R' en mouvement par rapport à
R
De toute cette théorie, Einstein propose en 1905 les postulats de la relativité
restreinte.Il y a quelques postulats qu'il est important de retenir:
- Rien ne se déplace plus vite que
la vitesse de la lumière et seuls les photons
ou d'autres particules sans masses intrinsèques peuvent l'atteindre.
- non-existence du repos absolu dans
l'Univers. Einstein postula que deux observateurs,
se déplaçant l'un par rapport à l'autre à une vitesse constante, observent
des «lois de la nature» identiques. Toutefois, l'un des observateurs
peut enregistrer deux événements sur des étoiles éloignées comme s'ils
avaient lieu simultanément, pendant que le second observateur constate
qu'un événement s'est produit avant l'autre. Cette divergence des
observations n'est pas une objection valable à la théorie de la relativité.
En effet, selon cette dernière, la simultanéité n'existe pas pour
des événements éloignés. En d'autres termes, il est impossible de
seulement spécifier le moment où l'événement se produit, sans préciser
l'endroit où il a lieu. La «distance» ou l'«intervalle» entre deux
événements peut être décrit exactement en combinant les intervalles
de temps et d'espace, mais pas par l'un ou l'autre séparément. L'espace-temps
à quatre dimensions (trois dimensions pour l'espace et une pour le
temps), dans lequel tous les événements de l'Univers ont lieu, est
appelé continuum espace-temps. Dans cet espace, le mouvement spatio-temporel
d'un corps est décrit par sa ligne universelle.
- Il n'y a pas de temps absolu
: Il n'y a aucune raison théorique que la même montre mise entre les
mains de deux observateurs différents (qui sont placés dans des lieux
différents) indique la même heure.
On apprend donc grâce à la relativité restreinte que le temps "ralentit"
dans un repère en mouvement, autremant dit que plus un objet se déplace
vite, plus le temps s'écoule lentement pour lui...on peut illustrer
ceci grâce au célèbre exemple du paradoxe des jumeaux de Langevin:
Imaginons que Julien et Aurélien soient deux jumeaux
de 20 ans habitant sur la Terre...Julien décide d'embarquer dans une
fusée spatiale alors qu'Aurélien reste sur Terre...imaginons maintenant
que Julien voyage à une vitesse ultra-rapide à bord de sa fusée (disons
2/3 de la vitesse de la lumière)...Julien reste deux ans dans sa fusée
qui voyage à une vitesse ultra-rapide et décide de rentrer sur Terre...pour
lui, deux ans se sont écoulés ce qui lui fait 22 ans...quand il rentre
sur Terre, il est stupéfait car il découvre que son frère est devenu
un vieillard...sur Terre, plusieurs dizaines d'années se sont écoulées...
Le mot de paradoxe découle du raisonnement naïf (et faux) voulant que
l'effet soit symétrique (sous le prétexte qu'en relativité une vitesse
n'a aucun caractère absolu), ce qui aboutit à une situation contradictoire.
En effet, en appliquant les mêmes arguments à son frère voyageant «par
rapport à lui» dans l'espace (son frère s'éloigne puis se rapproche),
Julien pourrait en conclure que c'est Aurélien, et non lui-même, qui
serait le plus jeune lors des retrouvailles. Il aurait tort. En réalité
l'aventure n'a rien de symétrique : c'est bien Aurélien qui bouge .
La fusée doit notamment faire demi-tour pour revenir sur Terre, manoeuvre
entraînant un changement complet de repère (techniquement parlant on
parle de changement de repère «galiléen»), alors que rien ne vient troubler
la quiétude d'Aurélien sur Terre. Autrement dit encore, si un seul système
de référence (galiléen, c'est-à-dire en mouvement uniforme) suffit à
repérer Aurélien (et on peut le choisir de façon telle qu'il y reste
constamment au repos), il en faut au moins deux pour repérer la fusée
de Julien, un à l'aller, un autre au retour (et Julien doit impérativement
changer de système de référence si il veut rester au repos dans chacun
des repères successifs).
Pour expliquer la différence d'âge, prenons comme base un énorme phare
dans l'espace de sorte qu'il soit visible de la Terre et de la fusée
(on pourrait prendre un pulsar...). Considérons qu'en une seconde écoulée
sur Terre, il y ait un éclair de phare...on remarque qu'à l'intérieur
de la fusée, en 100 secondes lues sur les cadrans, on comptera non pas
les 100 éclairs attendus mais 110. Comme le phare n'a pas modifié son
rythme intrinsèque du seul fait du déplacement de la fusée, nous en
concluons qu'en sens inverse ce sont les horloges embarquées qui se
sont mises à battre plus lentement : à 110 éclairs du phare correspondent
non pas 110 secondes lues (comme sur Terre) mais seulement 100. Autrement
dit, à un certain temps en fusée mesuré avec les appareils embarqués
(100 secondes) correspond un temps terrestre plus long (110 secondes).
Pour en revenir à l'horloge que constitue le phare, Julien et Aurélien
auront (évidemment) compté le même nombres d'éclairs. Comment se fait-il
alors que Julien se retrouve plus jeune qu'Aurélien ? Tout simplement
parce qu'il aura vu l'objet pulser plus rapidement dans un laps de temps
plus court. Ceci compense cela.
Cette théorie fut complétée en 1916 par la théorie de la relativité
générale :
Cette dernière nous apprend que l'espace-temps, qui comprend les trois
dimensions d'espace plus une quatrième qui est le temps, est courbé
au voisinage d'une masse et que le mouvement d'une particule au voisinage
de cette masse s'effectue suivant le chemin le plus court dans cet espace-temps.
Et en manipulant les théorie de la relativité, on remarque qu'il est
théoriquement possible de trouver des objets assez lourds et denses
pour pouvoir faire un trou dans l'espace-temps. Il se formeraient ainsi
des trous noirs, appelés aussi singularités , qui rendraient
le voyage dans des réalités alternatives possible.

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Formation
d'un trou noir
Au cours de sa vie, une étoile dégage de l'énergie par
fusion thermonucléaire en créant une pression suffisante pour compenser
les effets de la gravitation. Lorsque son combustible est épuisé, cette
pression diminue et l'étoile commence à s'éffondrer sur elle-même. Lorque
l'étoile est très massive (environ 10 fois la masse du soleil), l'effondrement
est radical, la densité devient gigantesque, et le champ gravitationnel
retient les photons (ce qui explique pourquoi nous ne pouvons pas voir
un trou noir...ceci explique probablement le nom lui-même). Cependant,
ils peuvent tous de même être détectés par leur effets secondaires s'ils
appartiennent à un système composé de plusieurs étoiles ou par l'action
de leur champ de gravitation sur les étoiles voisines (il y en aurait
d'ailleurs sûrement un au centre de notre galaxie.
D'après le physicien britannique Stephen Hawking, de nombreux
trous noirs seraient apparus lors de la formation de l'Univers. S'il
en est ainsi, la plupart de ces trous noirs sont trop éloignés de toute
matière pour pouvoir former des disques d'accrétion décelables!; cependant,
ils représenteraient une portion significative de la masse totale de
l'Univers. Hawking a également supposé que les trous noirs forment des
«couloirs d'échappement» vers d'autres univers distincts du nôtre.
.Les fans de X-Files (et j'en fait parti) ont sûrement vu l'épisode
intitulé Tungunska...on y apprend qu'en 1908, il s'y serait produit
phénomène cosmique d'une ampleur extraordinaire...
- météorite??? (peu probable car aucun fragment
ni cratère n'a été retrouvé).
- antimatière???
- trou noir??? (cettte hypothèse bien que plutôt
audacieuse est assez extraordinaire et n'est pas inconcevable: un
mini trou noir de quelques millimètres de diamètre aurait heurté la
Terre pour la traverser complètement et ressortir dans l'Atlantique
nord)
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Les univers parallèles
Leur existence est prouvée en physique quantique dont
le principal concept est le suivant:
On ne peut pas connaître simultanément la position et la vitesse d'une
particule...c'est le fameux principe d'incertitude d'Heisenberg.
La création des univers parallèles peut s'expliquer par le très bon
exemple du chat de Schrödinger:
Imaginons un chat piégé dans une pièce sans fenêtres. A l'intérieur
de cette pièce se trouve une capsule de cyanure prête à être brisée
par un marteau. Imaginons que le basculement du marteau (qui éclaterait
la capsule) soit déclenché par un photon, simple particule de lumière
projetée vers un miroir semi transparent. Un tel miroir laisse passer
le photon une fois sur deux. Si la particule traverse le miroir, le
mécanisme se déclenche, si elle se réfléchit sur le mirroir, rien ne
se passe. La probabilité que l'un des deux évènement se produise est
donc 1/2. Il y a donc une chance sur deux que le chat trépasse.
Là où les choses se compliquent, c'est qu'en physique quantique, une
particule s'apparente non seulement à une particule mais aussi à une
onde. Cette onde s'étale dans l'espace à la façon des vagues à la surface
de l'eau quand on y jette un caillou. Le photon désigne aussi une onde
et son aspect ondulatoire lui confère la propriété de se trouver en
de multiples endroits à la fois. Le photon a donc la capacité de traverser
le miroir et au même moment, d'y rebondir. Les deux possibilités cohexistent
et comme le destin du chat se trouve intimement lié à l'attitude du
photon, on en déduit que le chat est à la fois mort (car le photon traverse
le miroir) et vivant (car il rebondit dessus).
Mais bien sûr, une telle situation est inimaginable et
physiquement impossible...la solution apportée est la suivante:
A chaque instant qu'une particule peut avoir plusieurs états simultanément,
il se crée des univers correspondant aux différents états possibles.
Il existerait donc un univers où le chat est mort et un autre où le
chat est vivant et l'univers depuis lequel on observe ceci serait choisit
aléatoirement.
C'est là que la série Sliders devient de la "science-fiction" car il
n'est pas possible de voir ces univers et encore moins possible de voyager
entre. Ces univers parallèles n'ont probablement pas les mêmes lois
physiques que le notre. Il est donc tout à fait possible d'imaginer
un univers dans lequel la flèche du temps ne pointe pas vers l'avenir
mais vers le passé, ou encore un univers à 30 dimensions...Cependant,
certains physiciens affirment qu'il est possible qu'il se crée en certains
points de l'univers d'autres univers à partir des trous noirs...dans
ce cas pourquoi ne pas voyager dans un trou de ver????
...pour la simple et bonne raison qu'il existe 2 problèmes fondamentaux:
- Le premier problème que l'on rencontrerai pour utiliser
le pont Einstein-Rosen-Podolski serait de le trouver. En effet même
s'il existe, ce n'est qu'à l'échelle microscopique...il ne mesurerait
que 10e-43 cm et ne resterait stable que 10e-35 secondes
Cependant en 1985, Kip Thorne montra que la seule manière de préserver
la stabilité structurelle d'un trou noir serait de le tapisser d'une matière
anti-gravitationelle...ce qui produirait un champ anti-gravitationel...or
justement, en 1996, ce phénomène à été mis en évidence expérimentalement...il
porte le nom d'effet Casimir. Si l'on impose
un fort champ électrique entre deux plaques séparées par le vide, le champ
impose au vide une telle tension qu'il l'oblige à fluctuer jusqu'à ce
qu'il donne naissance à des électrons...ce qui revient à extraire de l'énergie
du vide...qui ne peut-être que négative.
- Le deuxième problème est de rentrer en toute sécurité
dans le trou noir (sans être attiré vers la singularité de densité
infinie et être ainsi littéralement broyé).
Là encore, en 1963, Roy Kerr apporta une solution à ce problème: il prétendit
que les trous noirs tournent autour d'un axe central (comme un cyclone)...ce
qui permet de définir un point par lequel il est possible de rentrer en
toute sécurité...car ce point serait dénué de toute force gravitationelle.
Enfin, même si Quinn Mallory refuse de l'admettre, les trous de vers pourraient
non seulement nous faire voyager vers des univers parallèles mais également
à travers le temps (ce qui n'est pas contradictoire lorqu'on sait
que l'espace et le temps sont intimement liés):
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Les voyages dans le temps
Si l'entrée d'un "trou de ver" (le trou noir) est immobile par rapport
à nous et si la sortie (la "fontaine de lumière") se déplace a une vitesse
proche de celle de la lumière le phénomène de dilatation du temps
prévut par Einstein aura une conséquence étonnante: le temps s'écoulera
différemment à l'entrée et à la sortie du tunnel. Si on suppose que
la fontaine blanche se déplace à 99,99% de la vitesse de la lumière,
lorsque 48 heures auront passé à l'entrée, il ne se sera écoulé que
28 minutes à la sortie. Un voyageur pénétrant dans le tunnel 48 heures
après sa création fera alors un voyage dans le temps de 47h32mn!
Ainsi une maîtrise de la construction des trou de ver permettrait de
choisir le moment de sortie dans le passé.
Avant d'entrer dans le détail des paradoxes mis en lumière par le voyage
dans le temps, il est intéressant de se pencher sur une question redoutable:
Pourquoi nos descendants maîtrisant certainement cette technologie ne
nous rendent ils pas visite? La réponse est plus simple qu'il n'y parait:
La boucle temporelle doit être crée avant de pouvoir être utilisée.
Si un génial inventeur crée un "trou de ver" le 1 janvier 2000, l'entrée
et la sortie commenceront leur existence à ce moment la. L'entrée évoluera
normalement et la sortie sera figée dans le temps pour peu qu'on lui
communique la vitesse de la lumière. l'inventeur ne pourra donc jamais
revenir avant la date de création.
Viens maintenant le moment de trouver une réponse aux deux paradoxes
énoncés ci-dessous qui interdisent logiquement toutes possibilités de
voyage dans le temps.
Premier paradoxe: "Paradoxe du grand-père":
Il serait fort possible que notre inventeur voit débarquer son petit
fils quelques secondes après avoir crée le tunnel. Imaginons que ce
dernier tue notre inventeur par accident, qui n'a pas encore de fils.
Par cet acte le fils s'empêche donc de naitre,des lors comment pourrait
il tuer son aïeul!
Deuxième paradoxe: "Paradoxe de l'écrivain":
Si à la place de tuer son grand-père notre arrivant du futur donne à
notre inventeur un livre qui le fera devenir célèbre. L'homme n'ayant
jamais rien écrit deviendra donc célèbre simplement en recopiant ce
livre. Il n'aura donc jamais été crée mais juste recopié!
Accepter la possibilité de tels voyage revient à nier les principes
de causalités et de cohérence logique. En quelques mots ou bien la physique
élucide ces paradoxes ou bien il nous faut renoncer aux voyages dans
le passé.
Pour répondre à ces paradoxes de nombreux scientifiques utilisant les
propriétés propres à la mécanique quantique admettent l'existence d'univers
parallèles.
Il est alors autorisé de penser que le voyage dans le temps se fasse
dans un monde parallèle. On peut dès lors résoudre les paradoxes. Le
petit fils remontant le temps se retrouve face a son grand père qui
vit dans un univers qui n'est pas le sien. Il se prive donc de naître
dans cette univers mais pas dans le sien. De même pour le livre, il
aura été copié dans un univers et crée dans l'autre, l'acte de création
aura au moins eu lieu dans un univers.
Pour accepter l'hypothèse du voyage dans le temps il convient donc d'admettre
l'existence d'une multiplicité des univers.
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