Science

Les physiciens ont une solution théorique pour voyager plus vite que la lumière

La métrique d’Alcubierre est une solution possible pour envisager de voyager à une vitesse ultraluminale. Mais il y a une mise en garde, donc un groupe de physiciens a essayé de contourner cela pour rendre un moteur physiquement réalisable. Tout cela reste cependant encore dans le domaine de la physique théorique.

Voyager dans l’espace à la vitesse de la lumière ou à la vitesse de la super-lumière appartient aujourd’hui au domaine exclusif de la science-fiction. En physique, c’est une question de théorie. À notre niveau actuel de technologie, sa mise en pratique se heurterait encore à un nombre incroyable d’obstacles matériels. Mais restons dans le domaine de la physique théorique. SF propose deux types de solutions pour voyager si vite: l’hyperespace et la distorsion. La science a pris possession de ces deux idées sur le plan conceptuel.

Concentrons-nous sur le moteur Warp, qui est très présent dans toute la franchise. Star Trek, au point que les auteurs ont élaboré un manuel technique sur le sujet afin que la série reste cohérente. En 1994, le physicien Miguel Alcubierre a développé des formules mathématiques qui rendent cette propulsion théoriquement compatible avec la relativité d’Einstein. C’est la métrique d’Alcubierre.

Et si nous naviguions dans l’espace-temps?

La métrique d’Alcubierre n’est pas basée sur l’accélération réelle du navire. La propulsion consisterait plutôt à générer, tout autour, un champ d’énergie qui plie l’espace-temps.

La torsion effectuée dans l’espace par le moteur de distorsion. // Source: CC BY-SA 3.0

Derrière le navire, l’espace se dilate et donc s’agrandit. Devant le vaisseau, l’espace se contracte, presque comme s’il s’effondrait devant vous. Nous créons alors une vague dans l’espace-temps, littéralement comme si nous naviguions dessus. Le vaisseau lui-même ne se déplace pas à la vitesse de la lumière, il est dans une “bulle”, mais la façon dont l’espace-temps se contracte tout autour permet à cette bulle de se déplacer du point A au point B plus rapidement que la lumière.

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La façon dont le moteur de distorsion est censé faire tourner l’espace-temps comme une vague. // La source: Graphiques de la chaîne Youtube Arvin Arsh, traduits en français

À l’heure actuelle, cette proposition ne viole aucune loi de la physique. Mais il y a un inconvénient. Dans les calculs d’Alcubierre, plier ainsi l’espace-temps pour se déplacer à une vitesse supraluminale nécessite une énergie de masse négative, c’est-à-dire une énergie dont la densité est inférieure au vide. La différence de masse négative / positive doit être perçue un peu comme la différence de charge électrique négative / positive. C’est en opposant une masse négative en avant et une masse positive en arrière que nous pourrions étirer l’espace-temps pour créer la distorsion.

Sauf que le principe de masse négative, imaginé par Einstein, est encore aujourd’hui une pure hypothèse en physique classique (hypothèse qui, d’ailleurs, fait concurrence avec la matière noire).

Pouvons-nous nous passer de la masse négative?

Un groupe international de scientifiques, appelé Physique appliquée, s’est penché sur le problème des moteurs de distorsion afin de contourner le problème des masses négatives. Leur travail a été publié début 2021 dans la revue Gravité classique et quantique (PDF complet).

De nombreux scientifiques connaissent la métrique d’Alcubierre et pensent que les moteurs de distorsion ne sont pas physiquement possibles en raison du besoin d’énergie négative, Noter astrophysicien Alexey Bobrick, co-auteur de l’étude. Cependant, ce n’est plus correct; nous sommes allés dans une direction différente de celle de la NASA et d’autres, et nos recherches ont montré qu’il existe en fait de nombreuses autres classes de moteurs de distorsion en relativité générale.

Dans leur article, les physiciens présentent donc plusieurs formules qui supportent les distorsions spatio-temporelles ne nécessitant pas de masse négative ” et qui, par conséquent, deviennent physiquement possibles “. Le document de Physique appliquée développe ainsi une base mathématique très globale sur un potentiel de distorsion motrice – au point où il pose les équations montrant que plus le navire est plat devant et derrière, moins il aurait besoin d’énergie. / backward) ou une sorte de bouclier, plutôt que la représentation classique de vaisseaux spatiaux de forme longue comme un avion.

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Les auteurs admettent cependant que ” exigences en vrac Les modèles impliqués dans les modèles développés sont bien au-dessus de ce qui est techniquement réalisable aujourd’hui. Imaginez que, pour pouvoir déformer l’espace-temps, vous devez y mettre une masse énorme. Prenez la masse totale de la planète Terre (5,972 × 10 ^ 24 kg, soit un billion de milliards de tonnes), emballez le tout dans une petite boîte de 10 centimètres, et votre impact sur la courbure de l’espace-temps ne dépassera pas une heure sur l’échelle d’un an – en bref, vous ne vous plierez pas beaucoup.

Pour les auteurs, malgré tous les angles morts de l’étude (générer l’accélération, trouver la masse nécessaire …), il est pourtant déjà indispensable que leurs démonstrations prouvent mathématiquement qu’un moteur de distorsion peut être construit ” basé sur des principes physiques connus de l’humanité aujourd’hui “Voyager à la vitesse de la lumière ou du superluminal est impossible à court ou moyen terme, mais c’est en tout cas une avancée significative en physique théorique; un axe de recherche qui pourrait un jour, qui sait, trouver l’applicabilité, même si ce n’est que en partie.

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Crédit photo de cela:
CBS

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Delphine Perrault

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