Lorsque l'on parle de Warp drive, ou de voyage par trou de ver, il est toujours question de manipulation ou de déformation de l'espace-temps.
Il ne serait donc pas inutile de donner quelques informations préalables afin de pouvoir se faire au moins une petite idée de ce dont on va parler.

Nous allons donc un peu parler de cet univers, peut-être plus surprenant qu'on ne le croit généralement, toujours en essayant d'être compris de tous, en espérant quà force de vulgarisation, on ne s'égarera pas trop vu la complexité du sujet.

Pour la plupart des gens, l'espace est un immense vide, assimilé à un néant absolu, dans lequel on peut trouver des étoiles, des planètes, des comètes, des astéroïdes des météores, des poussières, et des radiations.

Dans ces conditions, difficile de le manipuler ou de le déformer, on ne "déforme" pas le néant.

La réalité est différente, et si l'on a aujourd'hui une autre vision des choses, c'est grâce à ce cher Albert (Einstein, pour ceux qui n'ont pas suivi) et sa théorie de la relativité.

Avant tout, à ce sujet, et à l'adresse de ceux qui veulent remettre systématiquement en cause tout ce qui s'écarte de leur "intuition" première, je signale que la théorie de la relativité a fait l'objet de multiples vérifications par différents moyens (horloges embarquées sur des avions ou des satellites, accélérateurs de particules) et que ses effets sont pris en compte dans le fonctionnement des GPS, et que ça marche.

La théorie de la relativité nous décrit donc un univers à quatre dimensions, trois dimensions d'espace et une de temps.

Un évènement est donc "situé" par ses coordonnées dans l'espace ET dans le temps, par exemple: toto regardait la télé sur le canapé de sa grand-mère hier soir.

Il n'est pas suffisant de dire que l'arche de la défense se trouve à Paris, parce que cela n'était pas vrai en 1900, et ne le sera peut être plus en 2900; tout comme je ne peux pas dire que le temple d'Artémis se trouve à Ephèse puisque ce temple a disparu depuis plus de seize siècles, et la ville elle même n'est désormais plus que ruines.

Pour situer parfaitement un évènement mais aussi un objet (l'arche de la défense ou le temple d'Artémis, par exemples) il faut donc le situer aussi dans le temps.

Il est donc normal de considérer le temps comme une dimension au même titre que les trois dimensions spatiales.

A la page précédente, on parlait des effets relativistes pour un vaisseau voyageant à une vitesse proche de C. Il y était question de contraction des longueurs et de "ralentissement de l'écoulement du temps".

Cette expression de "ralentissement de l'écoulement du temps", est plus "parlante" lorsqu'il faut expliquer la différence de vieillissement entre les astronautes relativistes et ceux qui sont restés sur Terre, mais elle est inexacte, il vaut mieux parler de dilatation du temps.

Si le temps est dilaté pour moi (et pas pour vous), cela signifie que mes heures sont plus "grosses" que les vôtres, et que, par conséquent 1000 de mes heures vaudront peut-être 3000 des vôtres, c'est donc équivalent à dire que le temps a passé plus lentement pour moi.

Le fait que la contraction des distances coïncide avec une dilatation du temps est un indice de leur indissociabilité.

Dans cet espace-temps, on l'a dit, il est impossible de se déplacer à une vitesse supérieure à C (la vitesse de la lumière).

Dans cet espace-temps, il n'y a pas de vitesse absolue, ce qui signifie que dire qu'une fusée s'éloigne de la Terre à 40.000 km/h est strictement et réellement équivalent à dire que c'est la Terre qui s'éloigne de la fusée à 40.000 km/h, et si deux fusées s'éloignent l'une de l'autre, dans des directions opposées, à 40.000 km/h chacune, on peut très bien dire qu'il n'y a qu'une seule fusée qui s'éloigne à 80.000 km/h tandis que l'autre est immobile, 80.000 km/h, c'est la vitesse relative.

Qu'arrive-t'il alors si deux fusées s'éloignent l'une de l'autre, dans des directions opposées à une vitesse de..... 0.75C chacune? en additionnant on devrait trouver: 0.75C+0.75C=1.5C de vitesse relative!! Mais, on sait maintenant que c'est impossible, alors que va-t'il se passer?

En mécanique relativiste, on ne peut pas additionner les vitesses (V1 et V2) de chaque fusée comme on le fait

d'habitude, la formule d'addition des vitesses en relativité est:

Avec: V1 et V2, la vitesse de chacune des deux fusées.
Vtot: la vitesse relative entre les deux fusées.
C: la vitesse de la lumière, comme d'hab.
si donc, les deux fusées se déplacent chacune à 0.75C (par rapport à la Terre, par ex.) en sens inverse l'une de l'autre, leur vitesse relative sera de:

0.96 C "seulement".

Remarquez que même si V1 et V2 valaient tous les deux C, leur addition relativiste selon la formule ci-dessus donnerait: 2C/2, donc C.

Il est donc bien impossible de dépasser C, même en additionnant les vitesses relatives entre deux objets s'éloignant l'un de l'autre.

J'entends déjà l'objection: la théorie du big bang ne nous donne-t'elle pas des exemples de dépassement de C (inflation, vitesse de récession des galaxies les plus lointaines)?

Non, il n'y a jamais de "vrai" dépassement de C, mais parlons donc un peu de ce big bang et de ces "cas spéciaux", cela ne sera certainement pas inutile.

Tout d'abord, sachez que le big bang n'est pas une explosion initiale qui aurait projeté la matière dans un espace préalablement vide de tout, "façon néant".

Cette vision du big bang a éxisté au début mais a bien évolué depuis.

La théorie du big bang nous dit simplement que dans le passé, l'univers était à la fois plus dense et plus chaud, il n'est même pas sûr qu'il était plus petit, car il est possible qu'il soit infini, et alors dans ce cas, il l'a toujours été.

Pourquoi pense-t'on que l'univers fut plus dense et plus chaud dans le passé?

L'univers ne peut-être parfaitement statique et immuable depuis toujours car la gravitation (dont la portée est infinie) aurait amené les galaxies à se rapprocher, puis à entrer en collision depuis......presque toujours, si elle sont là depuis toujours (un temps infini est largement suffisant pour leur laisser le temps de se rencontrer!).

Einstein, qui était très attaché à l'idée d'un univers immuable, avait tout d'abord introduit, dans ses calculs, un facteur de plus, appelé "constante cosmologique", représentant une hypothétique force de répulsion, n'agissant qu'à très grande distance, et dont la seule fonction était de contrer la gravitation pour empêcher les galaxies d'être s'attirer mutuellement.

Problème, cette constante devait être drôlement bien "calculée", un peu plus forte, et elle repousse les galaxies provoquant une expansion, un peu plus faible, et la gravitation l'emporte provoquant un rapprochement des galaxies. Et si une galaxie se déplacait, même de peu, elle passerait automatiquement soit du côté où la gravitation l'emporte, soit du côté où la répulsion l'emporte, pas très stable, ce modèle!

Par la suite, Einstein se ralia aussi au modèle d'univers en expansion.

Depuis lors, une nouvelle "version" de la constante cosmologique a été proposée pour expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers qui a été constatée récemment, sauf que cette fois, elle ne doit pas équilibrer exactement une autre force, mais "simplement" être répulsive à grande distance pour expliquer l'accélération constatée.

Deux faits sont souvent évoqués en tant qu'indices, voir preuves du big bang: le décalage vers le rouge de la lumière des étoiles lointaines, et le rayonnement de fond cosmologique, alors, on va en dire deux mots.

Le décalage vers le rouge, ou redshift.

Lorsque l'on observe les étoiles très lointaines, et même plus précisément, les galaxies très lointaines, on constate que leur lumière est systématiquement "rougie".

Ce fait fût tout d'abord expliqué comme un effet Doppler: la fréquence des ondes émises par un objet qui se rapproche est plus haute, et celle d'un objet qui s'éloigne est plus basse; comme un avion dont le bruit est plus aigu en s'approchant (fréquence plus haute), et plus grave en s'éloignant (fréquence plus basse).

L'effet Doppler expliquait pourquoi la lumière des galaxies lointaines était décalée vers le rouge: elles s'éloignaient de nous.
Elles s'éloignaient même d'autant plus vite qu'elles étaient déjà loins.

Problème: en mesurant la vitesse d'éloignement (on dit récession) des galaxies les plus lointaines on s'apperçut qu'elles devaient dépasser la vitesse de la lumière!!!

Ce fait ne pose plus de problème aujourd'hui, le décalage vers le rouge n'étant plus expliqué par un effet Doppler, mais par l'expansion de l'espace-temps lui-même.

Pour bien comprendre ce que cela peut vouloir dire, il faut considérer l'espace-temps, non pas comme un néant absolu contenant tous les objets et rayonnements de l'univers, mais comme "quelque chose" dont la forme (la géométrie) peut influencer le contenu. Il ne s'agit pas d'en revenir au concept d'éther, ce dernier devait être une substance qui remplissait l'univers et servait de milieu de propagation à la lumière; l'espace-temps n'est pas une substance dans l'univers, c'est la "substance" de l'univers lui-même, si l'on peut dire.

Le big bang n'est donc pas une explosion, ni même une simple expansion dans l'univers, mais c'est une expansion de l'univers, donc de l'espace-temps lui même.

Conséquences:

  1. Bien qu'il soit impossible à un objet de se déplacer à une vitesse égale ou supérieure à C dans l'univers, rien n'empêche que la distance qui sépare des galaxies les unes des autres grandisse à un rythme correspondant à une vitesse supérieure à C, si c'est l'espace-temps lui-même qui grandit, tandis que les galaxies restent, en fait, immobiles dans l'espace-temps.
  2. La longueur d'onde de la lumière émise par les étoiles lointaines s'allonge, ou s'étire, si vous voulez sous l'effet de l'expansion de l'espace-temps que cette lumière traverse, ce qui explique le rougissement.

D'autres explications ont été donnée au décalage vers le rouge par ceux qui réfutent le big bang: l'effet des gaz et des poussières intersidérales, et la "fatigue de la lumière" (sur de longue distance, la lumière perdrait de l'énergie en augmentant sa longueur d'onde.

La "fatigue de la lumière" n'est pas convaincante non plus puisque dans ce cas aussi, il ne devrait y avoir que des décalages vers le rouge, et jamais vers le bleu (rapprochement ) ce que, pourtant, l'on constate.