Et si l'espace et le temps changeaient de place ? » ABC des sciences

L'espace et le temps sont liés, mais possèdent des caractéristiques très différentes. Si leurs caractéristiques étaient modifiées, l'univers serait très différent.

Quand Einstein a proposé la théorie générale de la relativité, le monde n'était pas particulièrement amical envers les Allemands ou la science allemande. Le mérite de cette méfiance revient uniquement à la Seconde Guerre mondiale.

Mais finalement, lorsque le travail d'Einstein est entré dans le monde de la science, les gens ont eu du mal à le comprendre. Peut-être était-ce parce que c'est effectivement difficile à comprendre, mais aussi à cause de ce que cela impliquait…

Il est vrai que la Théorie Générale de la Relativité a mieux conçu l'univers. Cependant, cela a également fait comprendre aux gens que rien n'est comme il semble dans le ciel nocturne. En fait, lorsque Chandrashekhar l'a utilisé pour prouver l'existence de la singularité, Einstein lui-même ne l'a pas cru !

De tout ce qu'elle nous a donné, l'un des concepts les plus intéressants et les plus importants de la théorie de la relativité générale était celui d'espace-temps.

Auparavant, personne n'avait même imaginé que l'espace et le temps étaient inséparables, ni profondément considéré leur nature intrigante. C'était ahurissant de comprendre qu'ils sont non seulement conjoints, mais aussi incohérents dans tout l'univers.

Depuis lors, nous avons parcouru un long chemin dans ce domaine grâce à l'étude de la singularité, des ondes gravitationnelles et bien plus encore. Cependant, il reste encore de nombreuses questions à répondre sur l'espace-temps, comme l'expansion de l'univers, le Big Bang, etc. Cela étant dit, vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passerait si l'espace et le temps échangeaient leurs positions ? Cela affecterait-il le tissu même de l'univers ? Et est-ce même possible ?

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La théorie de la relativité générale d'Einstein implique que l'espace-temps est composé de quatre dimensions inséparables. C'est une pâte à modeler malléable aux mains de la gravité.

Par exemple, imaginez une étoile massive dont la gravité sera tout aussi massive. On voit que la lumière se déplace de manière courbe autour de l'étoile en fonction de sa gravité. Tout cela grâce à l'espace-temps courbe lui-même, car comme nous le savons tous, la lumière ne peut pas se plier. C'est un exemple de moulage par gravité de l'espace-temps !

Maintenant, même si l'espace et le temps font partie de la même structure dans laquelle cet univers vit, ils ne pourraient pas être plus différents. Pensez à un ensemble de jumeaux par exemple. Ces jumeaux sont toujours joints à la hanche, si bien accordés qu'ils complètent les pensées de l'autre, mais complètement différents en termes de personnalités.

L'espace et le temps peuvent être imaginés comme de tels jumeaux – inséparables, ce qui affecte l'un affecte l'autre, mais a des implications complètement différentes sur l'univers.

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Imaginons-nous comme des astronautes dans un vaisseau spatial. Avec de l'espace, c'est très simple. Oui, il se pliera autour d'objets lourds, tout comme le temps, mais il est en trois dimensions et permet à notre vaisseau spatial de voyager dans n'importe quelle direction. Ainsi, nous pouvons aller dans n'importe quelle direction que nous voulons.

Mais avec le temps, c'est beaucoup plus délicat. Cette quatrième dimension est aussi malléable que l'espace sous la pesanteur, mais tout aussi rigide. Cela ne permettra au vaisseau spatial de voyager que dans une seule direction : vers l'avant. Ainsi, la seule option est d'avancer dans le temps, jamais de reculer. Ainsi, lorsque nous nous déplaçons dans la direction que nous voulons dans l'espace, dans le temps, nous ne faisons qu'avancer.

Mais que se passe-t-il si les personnalités de ces jumeaux sont inversées ? Et cela pourrait-il même arriver? Et si c'est possible, comment ?

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Imaginons être dans cet espace-temps avec les personnalités commutées. Le temps était auparavant très rigide et ne permettait qu'un mouvement vers l'avant, mais maintenant il se comporte comme l'espace et permet un mouvement vers l'avant et vers l'arrière.

Cela signifie que vous pouvez voyager dans le temps ! Hourra!

Cependant, ne soyons pas encore si ravis, car ce que nous voyons depuis le vaisseau spatial n'est pas l'espace. C'est plutôt comme regarder un collage abstrait de plusieurs époques différentes. Certains (ou plutôt la plupart) d'entre eux n'auront même pas de sens ! Et l'espace… qui est devenu rigide. Cela ne permettra que le mouvement dans une direction particulière, alors maintenant notre vaisseau spatial est condamné.

À moins que le temps ne devienne également une dimension « physique » comme l'espace, le vaisseau spatial ne va nulle part, mais la seule direction que l'espace nous mène. Effrayant, non ?

La bonne chose est que ce changement n'a jamais été observé, mais cela signifie-t-il qu'il ne se produit pas ? La vérité est que ce concept de commutation est ce qui aide à comprendre l'intérieur d'un trou noir.

Donc, si notre vaisseau spatial atterrit d'une manière ou d'une autre dans un trou noir, nous verrons des instantanés de temps autour de nous, au lieu de l'espace. Au lieu de voir des objets répartis dans l'espace, nous verrons des images déformées de différentes époques.

Que ces instantanés temporels soient ou non pertinents pour nous est un mystère. À ce stade, l'espace ne se déplacera que dans une seule direction, tout comme le temps l'avait fait auparavant. Il serait déformé par la gravité qui nous conduirait dans une seule direction – vers la singularité. Si le temps était physique ici, peut-être pourrions-nous nous évader dans l'un des instantanés du temps en route vers la singularité.

Sinon, peut-être que tout ce que nous voyons est quelque chose qui n'aura aucun sens pendant que nous tombons à l'infini. Ce serait comme tomber dans un kaléidoscope fou où le temps remplace les perles éblouissantes… à condition que le trou noir ne nous tue pas sur le chemin de l'horizon des événements lui-même !

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Megha a fait sa maîtrise en astrophysique à St. Xavier, Mumbai, son sujet de thèse étant la physique des particules, donc la normalité est la dernière chose que vous attendez d'elle. Elle est une fan abjecte de l'horreur et a la partie folle dans le terme «scientifique fou». Un jour, elle vise à couvrir également la partie scientifique.