Et si Marty McFly débarquait ce 21 octobre 2015 ?

Si l’on en croit Retour vers le futur 2, Marty débarquerait ce 21 octobre 2015 à 16h29. Doit-on s’attendre à voir débarquer sa célèbre DeLorean parmi nous ? Voilà une idée intéressante de soutien scolaire en ligne pour un exposé mêlant physique et géométrie niveau lycée.

Le voyage dans le temps et la causalité

Le physicien en physique théorique, docteur en philosophie des sciences, grand spécialiste de la notion du temps, vulgarisateur de génie et pédagogue d’exception Etienne Klein apporte un éclairage puissant et pertinent dans chacune de ses conférences.

Nous vous encourageons très vivement à consacrer un peu de votre temps au visionnage de celle référencée en fin de billet, ce ne sera pas du temps perdu !

Pour pour vous mettre l’eau à la bouche, votre E-Prof de sciences vous propose un modeste résumé de quelques-unes des notions qui y sont abordées.

Le principe de causalité interdit le voyage dans le temps

Principe : loi scientifique qui, comme le postulat en mathématiques, n’est pas démontré mais est considéré comme vrai, jusqu’à preuve du contraire.

Nous pourrions trouver plusieurs définitions du principe de causalité. Un énoncé des plus élégants et précis est le suivant :

« Si un événement s’est produit, il sera éternellement vrai qu’il s’est produit. »

Les idées parmi lesquelles « une cause ne peut pas être précédée par son effet » sont des conséquences de cette dernière affirmation.

Quel rapport avec le voyage dans le temps ?

Nous allons y venir, mais nous avons besoin d’abord de définir ce que l’on appelle « voyager dans le temps ».

Il est important de différentier les notions suivantes : l’irréversibilité du cours du temps et l’irréversibilité des phénomènes.

• L’irréversibilité du cours du temps : il n’est pas possible de retrouver dans le futur un instant du passé.
• L’irréversibilité des phénomènes : il n’est pas possible de retrouver dans le futur un état physique du passé.

Ce que l’on appelle « voyager dans le temps », c’est contredire la première de ces affirmation : il ne s’agit pas de retrouver un état physique du passé mais de retrouver un instant du passé.

Newton et la géométrie.

Newton établit que le temps ne possède qu’une dimension (il suffit d’un nombre pour déterminer une date, contrairement à un lieu dans l’espace à trois dimensions qui est déterminé par trois nombres). Nous pouvons donc représenter le temps par une courbe (munie d’une flèche qui indique le cours du temps). Or, il n’existe ni une, ni trois manières de faire : il n’y en a que deux.

Soit la courbe est refermée sur elle-même, soit elle ne l’est pas.

Bilan et conclusion.

Les physiciens ont dû trancher entre un temps cyclique et un temps non cyclique et voici leur raisonnement.

Admettons que le temps soit cyclique. Ceci autoriserait de repasser par un instant passé. Ainsi, nous pourrions nous retrouver à l’instant où nos parents se sont rencontrés. Par notre présence, il nous serait possible de perturber cette rencontre et de l’empêcher. Ainsi, ce qui a été vrai ne le serait plus. L’événement « Madame et Monsieur McFly se rencontrent » a été vrai mais ne l’est pas éternellement. La causalité interdit un temps cyclique, donc le temps est linéaire.

Voyager dans le temps entrerait en contradiction avec le principe de causalité.

Le principe de causalité interdit de voyager plus vite que la lumière

Pour aller plus loin, Etienne Klein nous explique une expérience par la pensée abordée dans le cadre de la relativité d’Einstein au début du XXe siècle. La conclusion de son exposé est la suivante :

Pour que le principe de causalité soit respecté, il est nécessaire que deux conditions soient réunies :

– aucune information ne peut voyager plus vite que la lumière,

– aucun objet matériel ne peut voyager plus vite que la lumière.

Si l’une de ces conditions n’était pas vérifiée, il serait possible d’observer une ampoule s’allumer avant que la cause de son allumage ne se soit produite, ce que nous refusons.

La vitesse de la lumière est une limite absolue d’après le principe de causalité.

Le principe de causalité rend l’existence des antiparticules nécessaire

Paul Dirac dans les années 20, en physique des particules, fait une découverte formidable en lien avec notre sujet. Des particules ayant des durées de vie très courtes peuvent être observées dans certaines conditions telles que leur disparition semble précéder leur apparition.

Sans enfreindre le principe de causalité, il n’apparaît pour Dirac qu’une seule possibilité logique : que ces particules possèdent une énergie négative c’est à dire une masse négative. Ces antiparticules, à l’époque, n’avaient pas encore été observées et leur existence n’était que théorique. Aujourd’hui, nous en avons vues et nous les connaissons bien, à tel point que nous savons qu’un homme de taille moyenne émet 4000 antineutrinos chaque seconde.

L’existence des antiparticules est rendue nécessaire par le principe de causalité.

Et pour conclure en citant Etienne Klein :

4000 fois par seconde, vous émettez dans l’espace la preuve que les voyages dans le temps sont impossibles.

A voir de toute urgence ici : l’intégralité de la conférence d’Etienne :

Croyez-en votre E-Prof de sciences, vous ne verrez pas passer le temps avec ce cours de mathématiques en ligne niveau lycée !