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Einstein et Kurt Gödel. Ce dernier avait trouvé une solution cosmologique des équations d'Einstein, impliquant que le voyage dans le temps était possible. © Oskar Morgenstern Institute of Advanced Study
« Impossible voyage dans le temps » titrent actuellement de nombreux médias après la publication d'un article de l'université de Hong Kong. Ce serait la conclusion qu'il faudrait tirer du fait qu'un photon ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière dans le vide. Le résultat est certes intéressant... mais il ne constitue pas vraiment une surprise pour les physiciensphysiciens. Surtout, Zhang et ses collègues ne parlent absolument pas de possibles implications pour le voyage dans le temps !
Le contexte : deux décennies de discussions
Voilà un moment que les physiciens examinent la question d'un possible voyage d'objets ou d'informations à une vitesse supraluminique dans le cadre de la physique connue. En 1992, le physicien Günter Nimtz, que l'on peut voir dans cette vidéo, avait même annoncé avoir observé la propagation de paquetspaquets d'ondes électromagnétiques à une vitesse supérieure à la lumière dans certains milieux matériels.
Les faits expérimentaux étaient indiscutables, un paquet d'ondes semblait bel et bien voyager plus vite que la lumière. Pour expliquer ce fait, Nimtz faisait appel au phénomène de l'effet tunnel quantique. Mais la plupart des physiciens n'ont pas été convaincus...
Selon eux, si quelque chose se propageait effectivement plus vite que la lumière, le phénomène ne permettrait pas de transmettre la moindre information, par exemple un message en morsemorse, plus vite que la lumière. Il n'y avait pas de violation de l'invariance de Lorentz, pas plus qu'en gravitation quantique. Le front de l'onde électromagnétique, le précurseur optique selon la terminologie employée, se déplaçait toujours, au maximum, à la vitesse de la lumière dans le vide. Ce phénomène, avec propagation d'ondes dans un milieu dispersif, avait été analysé il y a longtemps par Sommerfeld et Brillouin.
Le mathématicien et physicien Arnold Sommerfeld avait déjà traité il y a longtemps de problèmes concernant des propagations « supraluminiques » d'ondes, mais ne contredisant pas la théorie de la relativité. Sommerfeld a été le professeur de plusieurs prix Nobel de physique comme Heisenberg, Pauli et Bethe. © Mathematisches Forschungsinstitut Oberwolfach gGmbH (MFO)
Décryptage : un photon unique ne viole pas l'invariance de Lorentz
Comme il a souvent été affirmé que s'il existait un moyen de faire voyager un objet plus vite que la lumière, cela permettrait à cet objet de remonter dans le passé de certains observateurs, quelques spéculations concernant la possibilité de voyager dans le passé à l'aide des effets quantiques (par exemple) avaient surgit dans l'esprit de certains.
Si la relativité restreinterelativité restreinte et la causalité semblaient bel et bien inviolées dans les expériences portant sur des effets superluminiques mettant en jeu des ondes électromagnétiques, peut-être en serait-il tout autrement avec des quanta de lumière individuels ?
Les expériences de Shanchao Zhang et ses collègues physiciens de la Hong Kong University of Science and Technology prouvent qu'il n'en est rien. Un photon individuel, quel que soit le milieu dans lequel il se propage dans un laboratoire terrestre, ne va pas plus vite que la vitesse de la lumière dans le vide.
Cela ne prouve strictement rien quant à la possibilité d'utiliser un jour les lois de la physique (par exemple avec de nouvelles particules) pour transmettre dans le passé un message ou y faire voyager un objet. Rien ne semble vraiment empêcher la DeLorean DMC-12 d'Emmett Brown d'ouvrir un trou de ver pour aller rendre visite à Albert EinsteinEinstein et Kurt GödelKurt Gödel, si ce n'est d'avoir une source d'énergieénergie exotiqueexotique suffisamment puissante...
