Le voyage dans le temps est l'un des concepts fantastiques les plus intrigants. Mais elle soulève de nombreuses questions - tant pour les physiciens que pour les philosophes - et peut également conduire à divers paradoxes. Le «paradoxe du grand-père assassiné» en fait partie.
Le concept de voyage dans le temps est utilisé en plein essor dans la littérature et le cinéma, quel que soit le genre. Les changements apportés par le voyageur aux événements du passé sont souvent au centre de toutes ces histoires, ce qui conduit à de véritables catastrophes dans le futur. Il vaut la peine de se souvenir au moins de l'histoire de Ray Bradbury "And Thunder Rocked".
Ce dilemme, également connu sous le nom de paradoxe du grand-père assassiné, représente l'objection principale des physiciens et des philosophes au voyage dans le temps: une possible violation de la causalité. Et bien que le voyage dans le temps soit encore une spéculation, les résultats probables de la violation de la causalité et la manière dont la nature pourrait les empêcher sont vivement débattus parmi des scientifiques tels que Stephen Hawking et Kip Thorne.
Qu'est-ce que le «paradoxe du grand-père assassiné»
Le paradoxe du grand-père assassiné présente une situation hypothétique dans laquelle un voyageur du temps voyage dans le temps et fait quelque chose qui le fait ne jamais exister (généralement la mort accidentelle du grand-père du voyageur est considérée) ou un événement qui rend son voyage impossible … Le paradoxe est dû au fait que cette personne n'est jamais née. Et comme il n'a jamais existé, comment pourrait-il remonter le temps et tuer grand-père? Ainsi, l'idée même de voyage dans le temps conduit à une possible violation de la causalité - la règle selon laquelle une cause précède toujours un effet.
Selon Special Relativity, le passé (cause) précède toujours le futur (effet) / Helen Klus.
Imaginons un scénario dans lequel un jeune inventeur talentueux - appelons-le Eugène - crée une machine à remonter le temps en 2018. Comme Eugène n'a jamais connu son grand-père, il décide de voyager dans le temps pour le rencontrer. Après une recherche minutieuse, il découvre exactement où était son grand-père - encore jeune et célibataire - à 15h43 le 22 novembre 1960. Il entre dans la machine à remonter le temps et commence son voyage.
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Malheureusement, Zhenya prend tout à la lettre, et quand il a découvert où serait son grand-père, il est allé à cet endroit même. Il "atterrit" là où son grand-père devrait être à ce moment-là … avec un résultat très prévisible. Après un rapide test ADN, il se rend compte que c'était bien le père de son père, remonte dans la voiture et attend sa disparition.
Que faire ensuite
Les physiciens et les philosophes ont proposé plusieurs solutions au paradoxe. Le principe d'autoconsistance de Novikov, développé dans les années 1970 par le physicien russe Igor Dmitrievich Novikov (Evolution of the Universe, 1979), suggère d'utiliser des lignes géodésiques pour décrire la courbure du temps (à peu près comment la courbure de l'espace est décrite dans la théorie générale de la relativité d'Einstein). Ces courbes fermées, semblables au temps, ne briseront aucune relation causale qui se trouve sur la même courbe. Le principe suppose également que le voyage dans le temps ne sera possible que dans les zones où ces courbes fermées sont présentes - par exemple, en présence de trous de ver, comme décrit par Kip Thorne et ses collègues dans leur article de 1988 Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition (Wormholes, Time Machines et la faible condition énergétique). Dans ce cas, les événements seraient cycliques et auto-cohérents. Ceci, à son tour, implique que les voyageurs dans le temps ne seraient pas en mesure de changer le passé - que ce soit par une sorte de barrières physiques ou par le manque de capacité à faire un tel choix. Donc, peu importe les efforts d'Eugene, il n'aurait pas été en mesure de faire atterrir sa voiture à ce moment précis, même s'il était soudainement déterminé à tuer son grand-père.
Igor Dmitrievich Novikov / Archives photographiques du GAISh MSU.
Cette idée a ensuite été développée par les étudiants de Caltech Fernando Esheverria et Gunnar Klinghammer en collaboration avec Kip Thorn. Dans leur article, ils présentaient une boule de billard jetée dans le passé à travers un trou de ver le long d'une trajectoire qui l'empêcherait éventuellement d'y entrer. Ils ont fait valoir que les propriétés physiques du trou de ver modifieraient la trajectoire de la balle de telle manière qu'elle ne pourrait pas interférer avec elle-même, ou que la balle ne pourrait pas entrer dans le trou de ver en raison d'une interférence réelle de l'extérieur.
Ainsi, si vous suivez la théorie de Novikov, toute action entreprise par le voyageur temporel devient un fait accompli et les observateurs ne peuvent pas voir ces événements à l'horizon de Cauchy.
De retour en 2018, notre Evgeny découvre que la maison de sa famille a disparu, ainsi que d'autres traces de son existence. Après avoir lu la théorie de Novikov et les boules de billard des scientifiques de Caltech, il maudit l'Univers pour son inaction. Et à ce moment, il se rend compte que peut-être l'Univers n'est pas intervenu, car cela nécessitait une action corrective. Il retourne à la machine à remonter le temps pour changer ses propres actions et sauver son avenir.
Solution Esheverria et Klinkhammer / Wikipedia.
La solution de Novikov peut sembler quelque peu tirée par les cheveux, car elle nécessite définitivement de nombreux mécanismes encore inconnus de la physique. C'est pour cette raison que la communauté scientifique rejette cette solution du «paradoxe du grand-père assassiné».
Pourrait-il y avoir une solution plus économique au paradoxe, fondée sur des aspects déjà existants de la physique introduits par d'autres théories? Il s'avère qu'une hypothèse comme l'interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique peut la fournir.
L'interprétation multi-mondes de la mécanique quantique se précipite à la rescousse
L'interprétation multi-mondes de la mécanique quantique a été proposée par Hugh Everett III dans les années 1950 comme solution au problème d'effondrement de la fonction d'onde observé dans la célèbre expérience de double fente de Young.
En se déplaçant à travers la fente, un électron peut être décrit par une fonction d'onde avec une probabilité finie de passer soit la fente 1, soit la fente 2. Lorsqu'un électron apparaît sur l'écran, il ressemble à une onde maculée. Et dans d'autres cas, il se manifeste comme une particule. C'est ce qu'on appelle l'effondrement de la fonction d'onde. En d'autres termes, l'onde semble disparaître et une particule reste à sa place. Ceci, à son tour, est un facteur clé dans l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique. Mais les scientifiques n'ont pas compris pourquoi la fonction d'onde s'est effondrée.
Everett a posé une autre question: la fonction d'onde s'effondre-t-elle du tout?
Il a présenté une situation dans laquelle la fonction d'onde continue de croître de façon exponentielle sans s'effondrer. En conséquence, l'Univers entier acquiert l'un des deux états possibles: le «monde» dans lequel la particule est passée par la fente n ° 1, et le «monde» dans lequel la particule est passée par la fente n ° 2. Everett a soutenu que la même «division» d'états se produit dans tous les événements quantiques, dont les résultats multiples existent dans différents mondes dans un état de superposition. La fonction d'onde nous semble s'effondrer, car nous vivons dans l'un de ces mondes qui ne sont pas capables d'interagir les uns avec les autres.
Schéma de la division des mondes selon l'interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique / Wikipedia.
Par conséquent, quand Eugène arrive en 1960, l'univers est divisé. Il n'est plus dans le monde d'où il est venu (que ce soit le n ° 1 mondial). Au lieu de cela, il a créé et occupé un nouveau monde. Quand il voyage vers le futur, il suit la chronologie de ce monde. Il n'y a jamais existé et, en fait, n'a jamais tué son grand-père. Son grand-père continue d'exister en bonne santé dans le n ° 1 mondial.
Résumer
Bien entendu, aucune des solutions et hypothèses proposées ne fait du voyage dans le temps une réalité. La théorie de la relativité spéciale d'Einstein et les limitations de la vitesse d'un objet de masse posent de sérieux obstacles à cela. Cependant, ils apportent des solutions intéressantes au puzzle. Ironiquement, la solution la plus plausible au «paradoxe du grand-père assassiné» vient d'une seule hypothèse physique qui a engendré plus d'histoires fantastiques que de nombreuses autres idées et hypothèses avancées par les scientifiques au cours du siècle dernier.
Curieusement, l'interprétation de plusieurs mondes peut également répondre à une autre énigme associée au voyage dans le temps. Si une telle technologie doit jamais être autre chose que de la fantaisie, où sont tous les voyageurs dans le temps? Pourquoi ne sont-ils pas venus nous parler de leur découverte?
La réponse probable est que nous vivons dans un monde primordial dans lequel les machines à voyager dans le temps sont destinées à être créées. Et les inventeurs et leurs compagnons de voyage se retrouvent tout simplement dans d'autres mondes, qu'ils génèrent eux-mêmes. Si cela est vrai, alors l'invention de la machine à voyager dans le temps conduira notre monde au fait que de nombreux physiciens et inventeurs en disparaîtront.
Vladimir Guillen
