Astronomie

Jusqu'où peut-on aller dans le futur en voyageant près d'un trou noir ?

Jusqu'où peut-on aller dans le futur en voyageant près d'un trou noir ?


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Si nous envoyions quelqu'un sur un chemin qui passait le plus près possible d'un trou noir sans y être attiré, jusqu'où irait-il dans le futur en raison de la dilatation du temps ? Supposons que le trou noir a 5 masses solaires (je suppose que la masse affectera le calcul). Je voudrais savoir à partir de deux considérations :

  • Un observateur qui peut survivre à tout (par exemple un cas idéal)

  • Les forces qu'un humain peut tolérer (par exemple, un humain ne pourrait pas s'approcher aussi près d'un trou noir que ce serait idéal)


La façon dont vous avez spécifié la question, la réponse est aussi loin que vous le souhaitez. Vous mettez simplement votre vaisseau spatial sur n'importe quelle orbite autour du trou noir et attendez.

Une question plus sensée est de savoir quel est le plus grand facteur de dilatation du temps qui peut être accompli - c'est-à-dire qui maximise votre temps de voyage dans le futur pour une quantité donnée de temps passé à bord du vaisseau spatial.

Cela dépend à son tour de la distance à laquelle vous pouvez vous approcher du trou noir tout en tolérant les forces de marée. Si vous ne mettez pas de limite à cela (votre premier cas), alors la réponse est à nouveau infinie ; vous pouvez planer aussi près de l'horizon des événements que vous le souhaitez, en utilisant une énorme quantité de carburant de fusée, et la dilatation du temps (voir ci-dessous) peut être arbitrairement grande.

Votre deuxième cas est plus réaliste. En gros, nous pouvons dire que l'accélération de la marée à travers un corps de longueur $l$ est donnée par $GMl/4r^3$, où $M$ est la masse du trou noir et $r$ est la distance du trou noir. Si nous faisons cette accélération égale à $1 g$, et la longueur de votre corps $l sim 1$m, alors pour un trou noir de $5M_{odot}$ $r simeq 2500$ km (bien en dehors du rayon de Schwarzschild de 15km).

Si vous pouviez "planer" à ce rayon, alors le facteur de dilatation du temps serait $$frac{ au}{ au_0} = left( 1 - frac{2GM}{rc^2} ight)^{ 1/2},$$ où $ au$ est l'intervalle de temps sur une horloge du vaisseau spatial et $ au_0$ est l'intervalle de temps très éloigné du trou noir.

Pour $M=5M_{odot}$ et $r = 2500$ km, ce facteur est de 0.9970.

Si le vaisseau spatial est sur une orbite circulaire, le facteur est $(1 - 3GM/rc^2)^{1/2} = 0.9955$.

Ces facteurs ne sont peut-être pas aussi importants que vous auriez pu l'imaginer !


Pour autant que nous le sachions, une fois au-delà de l'horizon des événements, quelqu'un peut vivre tout le temps en un clin d'œil jusqu'à ce que le rayonnement du colporteur fasse disparaître le trou noir et que la personne en ressorte à nouveau. Il est plus probable que vous veniez de vous faire spaghettifier…

Sérieusement, il n'y a pas de réelle limitation, même si elles ne sont pas vraiment transporté vers l'avenir, le monde extérieur va juste plus vite.


Un voyage dans le temps dans le futur est tout à fait possible

Croyez-le ou non, le voyage dans le temps est possible.

En fait, vous le faites en ce moment. Chaque seconde de chaque jour, vous avancez vers votre propre avenir. Vous vous déplacez littéralement dans le temps, de la même manière que vous vous déplaceriez dans l'espace. Cela peut sembler pédant, mais c'est un point très important. Le mouvement dans le temps est toujours un mouvement, et vous atteignez votre propre avenir (que cela vous plaise ou non).

Et ce qui est encore plus cool, c'est que vous pouvez avancer dans le temps si vous en avez envie.

Eh bien, permettez-moi d'être clair, vous devez d'abord faire un peu d'ingénierie.

Nous savons grâce à la physique de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein que vous pouvez échanger un mouvement dans l'espace contre un mouvement dans le temps. Si vous êtes parfaitement immobile, vous vous déplacez dans la dimension du temps à une vitesse particulière (la vitesse de la lumière, pour ceux d'entre vous qui sont curieux). Dès que vous commencez à vous déplacer dans l'espace, cependant, vous ralentissez votre vitesse de déplacement dans le temps.

En d'autres termes, plus vous vous déplacez vite dans l'espace, plus vous vous déplacez lentement dans le temps.

Cela signifie que les objets en mouvement, comme une horloge sur une fusée, fonctionnent un peu lentement. Une seconde pour quelqu'un dans un vaisseau spatial en mouvement dure un peu plus d'une seconde pour quelqu'un qui reste immobile.

L'astuce est que pour que cela ait un impact notable, vous devez vous rapprocher de la vitesse de la lumière, ce qui est vraiment difficile à faire - pour vous donner une idée, les astronautes qui orbitent autour de la Terre à des dizaines de milliers de les miles par heure ne sont décalés que d'une microseconde environ par rapport à nos horloges au sol.

Notre vaisseau spatial humain le plus rapide n'atteint même pas un dixième de pour cent de la vitesse de la lumière. Mais si vous pouviez d'une manière ou d'une autre passer une bonne quantité de temps à vous rapprocher de cette limite de vitesse ultime dans l'univers, plus votre horloge fonctionnera lentement. Vous voyagerez dans le temps dans le futur. Rien ne vous semblera différent, mais après quelques années de voyage, vous retournerez sur Terre pour trouver nos horloges avancées de milliers ou même de dizaines de milliers d'années, selon la vitesse à laquelle vous allez.


La vitesse de la lumière joue un rôle déterminant dans le voyage dans le temps

"Nous tenons pour acquis la possibilité d'appeler nos amis et notre famille où qu'ils soient dans le monde pour savoir ce qu'ils font à l'heure actuelle", a écrit Millington. "Mais c'est quelque chose que nous ne pouvons jamais réellement savoir. Les signaux transportant leurs voix et images voyagent à une vitesse incompréhensible, mais il faut encore un temps fini pour que ces signaux nous parviennent. »

La vitesse la plus élevée à laquelle un signal ou - physiquement parlant - une onde électromagnétique peut se propager est ce qu'on appelle la vitesse de la lumière. C'est exactement 299 792 458 mètres par seconde. Albert Einstein a postulé dans le cadre de sa théorie de la relativité que la vitesse de la lumière est une constante universelle, c'est-à-dire que la lumière se déplace toujours à la même vitesse dans le vide — et indépendamment de l'observateur.

C'est précisément cette condition qui joue un rôle décisif dans la question de savoir si le voyage dans le temps est possible. La loi de causalité découle du fait que rien ne peut être plus rapide que la vitesse de la lumière. La loi stipule que l'effet d'une action ne peut se produire qu'après la cause, ce qui rendrait impossible le voyage dans le passé. "Pour moi, voyager dans le temps et déclencher des événements qui empêchent ma naissance, c'est faire passer l'effet (moi) avant la cause (ma naissance)", a expliqué Millington.


Un scientifique iranien prétend avoir construit une "machine à remonter le temps"

Ali Razeqi dit que sa machine à voyager dans le temps utilise des "algorithmes complexes" pour voir l'avenir.

Ce n'est pas tout à fait Retour vers le futur, mais un jeune inventeur iranien prétend avoir construit une machine à remonter le temps qui peut prédire l'avenir d'une personne avec une précision surprenante.

Ali Razeqi, 27 ans et "directeur général du Centre iranien des inventions stratégiques", affirme que son appareil imprimera un rapport détaillant l'avenir d'un individu après avoir utilisé des algorithmes complexes pour prédire son destin.

Selon le Daily Telegraph, Razeqi a déclaré à l'agence de presse iranienne Fars que son appareil « s'intègre facilement dans la taille d'un boîtier d'ordinateur personnel et peut prédire les détails des 5 à 8 prochaines années de la vie de ses utilisateurs. vous emmènera dans le futur, il vous apportera le futur."

Razeqi dit que l'Iran a décidé de garder secrète sa machine à remonter le temps prophétique pour l'instant de peur que "les Chinois volent l'idée et la produisent par millions du jour au lendemain".

Vendredi, le vice-ministre iranien de la Science, de la Recherche et de la Technologie a rejeté les affirmations de Razeqi dans une interview avec Fars, signe de l'attention portée à l'histoire.

Nous avons parlé à Thomas Roman, physicien théoricien à la Central Connecticut State University et co-auteur du livre Time Travel and Warp Drives, pour lui poser des questions sur les possibilités d'une machine à remonter le temps de type Razeqi et pour démystifier les idées fausses populaires sur le voyage dans le temps. Voici une version modifiée de notre interview :

Que pensez-vous de l'affirmation de Razeqi selon laquelle il a construit une machine à remonter le temps qui peut prédire l'avenir d'une personne ?

Sa prétendue machine à remonter le temps enfreint-elle les lois de la physique ?

C'est difficile à savoir parce que c'est tellement farfelu.

Quelles sont les idées fausses populaires sur le voyage dans le temps ?

Une idée fausse populaire est que vous pourriez revenir à n'importe quel moment dans le passé. Et ce n'est pas vrai. Vous ne pouvez remonter qu'à l'époque où la machine à voyager dans le temps a été inventée. Donc, si j'invente ma machine à remonter le temps aujourd'hui et que j'attends 30 ans et que je retourne dans le passé, le plus loin dans le passé que je puisse aller c'est aujourd'hui quand j'ai allumé ma machine à remonter le temps.

Une autre idée fausse majeure - et vous le voyez souvent dans les films de voyage dans le temps - est l'idée que vous pouvez remonter dans le temps et changer la chronologie. Dans ces histoires, le voyageur temporel recule dans le temps et fait quelque chose qui gâche l'avenir et doit par la suite faire quelque chose pour « restaurer la chronologie ». Cependant, cela ne peut pas être le cas, car nous ne pouvons pas faire en sorte que le même événement se produise et ne se produise pas dans le même univers. Vous ne pouvez pas changer le passé.

Par exemple, supposons que je remonte le temps et que j'essaye de tuer mon grand-père. Si je réussis, alors bien sûr je ne suis jamais né et je n'aurais jamais pu faire le voyage de retour en utilisant la machine à remonter le temps.

Encore une fois, nous ne pouvons pas faire en sorte que le même événement – ​​le meurtre de mon grand-père – se produise et ne se produise pas dans le même univers.

Existe-t-il un moyen de contourner ce « paradoxe du grand-père » ?

Il y a deux possibilités. L'un est ce que l'on appelle parfois le scénario d'auto-cohérence, dans lequel tous les événements le long de la boucle temporelle que je crée sont ajustés pour être auto-cohérents.

Ainsi, par exemple, si je remonte le temps et que j'essaie de tirer sur mon grand-père, quelque chose m'empêchera toujours de le faire. Le recul sur mon épaule me fait rater, ou mon grand-père se baisse, ou je change d'avis. C'est comme si l'univers et les lois de la physique conspiraient pour rendre les choses cohérentes.

L'autre possibilité est que lorsque je photographie mon grand-père, l'univers se sépare et il y a un univers dans lequel je photographie mon grand-père et il y a un autre univers dans lequel je n'ai pas tourné mon grand-père.

Les chronologies fractionnées n'ont-elles pas joué un rôle dans le dernier redémarrage de Star Trek par J. J. Abrams ?

Oui, il y avait quelque chose dans ce sens. Dans le film, le méchant romulien Nero retourne dans le passé pour se venger de Spock, qui, selon lui, est responsable de la destruction de sa planète natale Romulus. Il va donc se venger en remontant dans le passé pour détruire [la planète] Vulcain.

Mais comme Vulcain n'a pas été détruit dans la chronologie d'origine - celle d'où venait Nero - alors, en remontant dans le passé, il provoque la bifurcation de l'univers.

Ainsi, le Vulcain qu'il détruit n'est pas celui de sa chronologie d'origine, mais celui de la nouvelle branche. Il ne se venge donc pas vraiment du Vulcain original de sa chronologie. Mais je suppose que la vengeance est la vengeance.

Cela mis à part, je pensais que [utiliser le concept d'une chronologie fractionnée] était un moyen intelligent de redémarrer la franchise car vous avez alors les mêmes personnages mais vous n'avez pas à suivre servilement l'histoire passée des épisodes puisque vous êtes dans une nouvelle chronologie où tout peut être différent.

D'accord, vous ne pourrez peut-être pas voyager dans le passé. Mais le futur voyage dans le temps est-il possible ?

Il n'y a pas de problème avec ça. En fait, nous savons comment le faire en principe. Si vous voyagez très près de la vitesse de la lumière, le temps ralentit pour le voyageur de l'espace par rapport à quelqu'un sur Terre.

Une autre façon de voyager vers le futur consiste à orbiter très près d'un trou noir. Par exemple, si vous orbitez autour du trou noir au centre de notre galaxie, votre temps pourrait également être allongé par rapport aux observateurs sur Terre.

Si le futur voyage dans le temps est possible, une machine à remonter le temps comme celle que l'homme d'affaires iranien prétend avoir construite pourrait-elle réellement fonctionner ?

Aller vers le futur n'est pas un problème. Un mécanisme pour voyager dans le futur est offert par la théorie de la relativité restreinte [d'Einstein]. C'est lorsque vous essayez de revenir en arrière que vous rencontrez le paradoxe du grand-père. Cependant, cela dit, ce que l'homme d'affaires prétend avoir construit est encore fou.

Une chose qui est rarement mentionnée dans les histoires de voyage dans le temps est que si vous ne remontez que dans le temps mais restez exactement au même point dans l'espace, la Terre ne sera plus là. Alors, le voyage dans le temps ne nécessiterait-il pas aussi de voyager dans l'espace ?

Oui, il le faudrait. La Terre tourne sur son axe et tourne autour du soleil. La Terre n'est donc pas toujours au même endroit sur son orbite. Donc, si vous restez au même endroit et que vous retournez dans le passé, la Terre est partie en dessous de vous. Lorsque vous arrêterez votre machine à remonter le temps, vous serez un peu dans le pétrin.

Pourquoi pensez-vous que le voyage dans le temps est si populaire dans les livres et les films ?

Vous devez admettre que c'est une idée assez alléchante. Une partie de l'attrait est que vous pouvez revenir en arrière et voir par vous-même des choses que vous ne connaissez qu'à travers les livres d'histoire et les archives géologiques. Je pense que tout le monde penserait que ce serait vraiment cool de retourner voir des dinosaures ou de retourner visiter la Grèce antique.

Je pense qu'un autre attrait est que nous avons tous des choses dans notre passé que nous aurions souhaité ne pas avoir faites, ou que nous aurions souhaité ne pas se produire. Et je pense qu'il y a le désir de pouvoir revenir en arrière et empêcher que ces choses ne se produisent.


Jusqu'où peut-on aller dans le futur en voyageant près d'un trou noir ? - Astronomie

Carl Sagan, l'astronome, auteur lauréat du prix Pulitzer et vulgarisateur légendaire de la science, a donné cette interview lors de la réalisation de "Time Travel". Fidèle à ses habitudes, il discute des aspects obscurs du domaine, de la façon dont vous définissez le temps à ce à quoi il pourrait ressembler à l'intérieur d'un trou de ver, avec flair et une touche d'humour rafraîchissante. Sagan était professeur David Duncan d'astronomie et de sciences spatiales et directeur du Laboratoire d'études planétaires de l'Université Cornell à sa mort en 1996.


NOVA: Commençons par le nœud du problème. C'est quoi pour toi le temps ?

Sagan : Depuis Saint Augustin, les gens ont lutté avec cela, et il y a toutes sortes de choses que ce n'est pas. Ce n'est pas un flux de quelque chose, car par quoi s'écoule-t-il ? Nous utilisons le temps pour mesurer le débit. Comment pourrions-nous utiliser le temps pour mesurer le temps ? Nous y sommes coincés, chacun de nous voyage dans le futur, un an, chaque année. Aucun d'entre nous, avec une précision significative, ne fait autrement. Si nous pouvions voyager près de la vitesse de la lumière, alors nous pourrions voyager plus loin dans le futur dans un laps de temps donné. C'est un de ces concepts qui résiste profondément à une définition simple.

NOVA: Pensez-vous que le voyage dans le temps sera un jour possible ?


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Sagan : De telles questions sont purement une question de preuves, et si les preuves sont incohérentes ou insuffisantes, alors nous suspendons notre jugement jusqu'à ce qu'il y ait de meilleures preuves. En ce moment, nous sommes dans l'un de ces moments classiques et merveilleusement évocateurs de la science où nous ne savons pas, où il y a ceux des deux côtés du débat, et où l'enjeu est très mystifiant et très profond.

Si nous pouvions voyager dans le passé, c'est ahurissant ce qui serait possible. D'une part, l'histoire deviendrait une science expérimentale, ce qu'elle n'est certainement pas aujourd'hui. Les aperçus possibles de notre propre passé, de notre nature et de nos origines seraient éblouissants. D'autre part, nous serions confrontés aux profonds paradoxes d'interférer avec le schéma de causalité qui a conduit à notre propre temps et à nous-mêmes. Je ne sais pas si c'est possible, mais cela vaut certainement la peine d'être exploré.

NOVA: Souhaitez-vous que ce soit possible ?


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Sagan : J'ai des sentiments mitigés. L'explorateur et l'expérimentateur en moi aimeraient beaucoup que cela soit possible. Mais l'idée qu'aller dans le passé puisse m'anéantir pour que je n'aie jamais vécu est quelque peu inquiétante.

NOVA: Sur cette note, pouvez-vous décrire le « paradoxe du grand-père ?


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Sagan : Le paradoxe du grand-père est une incohérence apparente très simple, basée sur la science-fiction, au cœur même de l'idée de voyage dans le temps dans le passé. C'est très simplement que vous voyagez dans le passé et que vous assassinez votre propre grand-père avant qu'il n'engendre votre mère ou votre père, et où cela vous mène-t-il alors ? Vous sortez instantanément de l'existence parce que vous n'avez jamais été créé ? Ou êtes-vous dans un nouveau schéma de causalité dans lequel, puisque vous êtes là, vous êtes là, et les événements futurs menant à votre vie d'adulte sont maintenant très différents ? Le cœur du paradoxe est l'existence apparente de vous, le meurtrier de votre propre grand-père, lorsque l'acte même de tuer votre propre grand-père élimine la possibilité que vous veniez jamais à l'existence.

Parmi les solutions revendiquées, vous ne pouvez pas assassiner votre grand-père. Vous lui tirez dessus, mais au moment critique il se penche pour attacher son lacet, ou le pistolet se bloque, ou d'une manière ou d'une autre la nature s'arrange pour empêcher l'acte qui interrompt le schéma de causalité menant à votre propre existence.

NOVA: Trouvez-vous facile de croire que le monde pourrait fonctionner de cette façon, c'est-à-dire de manière cohérente, ou pensez-vous qu'il est plus probable qu'il existe des univers parallèles ?


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Sagan : C'est encore un peu un idéal hérétique de suggérer que chaque interférence avec un événement dans le passé mène à une fourche, une branche dans la causalité. Vous avez deux univers également valables : l'un, celui que nous connaissons et aimons tous, et l'autre, qui est provoqué par l'acte de voyager dans le temps. Je sais que l'idée de l'univers devant établir une causalité auto-cohérente est attrayante pour un grand nombre de physiciens, mais je ne trouve pas l'argument en faveur de cela si convaincant. Je pense que les incohérences pourraient très bien être cohérentes avec l'univers.

NOVA: En tant que physicien, que pensez-vous de la conjecture de protection chronologique de Stephen Hawking [qui soutient que les lois de la physique interdisent les machines à remonter le temps] ?


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Sagan : Il y a eu des expériences de jouets dans lesquelles, juste au moment où la machine à remonter le temps est actionnée, l'univers conspire pour la faire exploser, ce qui a conduit Hawking et d'autres à conclure que la nature le conduira pour que le voyage dans le temps ne se produise jamais. Mais personne ne sait réellement que c'est le cas, et cela ne peut pas être connu tant que nous n'avons pas une théorie complète de la gravité quantique, dont nous ne semblons pas encore sur le point d'être sur le point.

L'un des arguments de Hawking dans la conjecture est que nous ne sommes pas inondés de milliers de voyageurs temporels du futur, et donc le voyage dans le temps est impossible. Cet argument que je trouve très douteux, et il me rappelle beaucoup l'argument selon lequel il ne peut pas y avoir d'intelligence ailleurs dans l'espace, car sinon la Terre serait inondée d'extraterrestres. Je peux penser à une demi-douzaine de façons dont nous ne pourrions pas être inondés de voyageurs dans le temps, et pourtant le voyage dans le temps est possible.


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Sagan : Tout d'abord, il se peut que vous puissiez construire une machine à remonter le temps pour aller dans le futur, mais pas dans le passé, et nous ne le savons pas parce que nous n'avons pas encore inventé cette machine à voyager dans le temps. Deuxièmement, il se peut que voyager dans le passé soit possible, mais ils ne sont pas encore arrivés à notre époque, ils sont très loin dans le futur et plus on remonte dans le temps, plus c'est cher. Troisièmement, peut-être que le voyage dans le temps est possible, mais seulement jusqu'au moment où le voyage dans le temps est inventé. Nous ne l'avons pas encore inventé, donc ils ne peuvent pas venir à nous. Ils peuvent remonter aussi loin que ce soit, disons 2300 après JC, mais pas plus loin dans le temps.

Ensuite, il y a la possibilité qu'ils soient bien ici, mais nous ne les voyons pas. Ils ont des capes d'invisibilité parfaites ou quelque chose comme ça. S'ils disposent d'une technologie aussi avancée, pourquoi pas ? Ensuite, il y a la possibilité qu'ils soient ici et que nous les voyions, mais nous les appelons autrement : OVNIS ou fantômes ou hobgobelins ou fées ou quelque chose comme ça. Enfin, il est possible que le voyage dans le temps soit parfaitement possible, mais cela nécessite une grande avancée dans notre technologie, et la civilisation humaine se détruira avant que les voyageurs temporels ne l'inventent.

Je suis sûr qu'il y a aussi d'autres possibilités, mais si vous pensez juste à cet éventail de possibilités, je ne pense pas que le fait que nous ne soyons évidemment pas visités par des voyageurs dans le temps montre que le voyage dans le temps est impossible.

NOVA: Comment la vitesse de la lumière est-elle liée au voyage dans le temps ?


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Sagan : Une conséquence profonde de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein est qu'aucun objet matériel ne peut voyager aussi vite que la lumière. C'est interdit. Il y a un commandement : tu ne voyageras pas à la vitesse de la lumière, et il n'y a rien que nous puissions faire pour voyager aussi vite.

La raison pour laquelle cela est lié au voyage dans le temps est qu'une autre conséquence de la relativité restreinte est que le temps, tel que mesuré par le voyageur spatial qui accélère, ralentit par rapport au temps mesuré par un ami resté sur Terre. C'est ce que l'on appelle parfois le « paradoxe des jumeaux » : deux jumeaux identiques, dont l'un part pour un voyage proche de la vitesse de la lumière, et l'autre reste à la maison. Lorsque le jumeau voyageant dans l'espace rentre chez lui, il n'a que peu vieilli, tandis que le jumeau resté à la maison a vieilli au rythme normal. Nous avons donc deux jumeaux identiques qui peuvent avoir des décennies d'intervalle. Ou peut-être que le jumeau voyageur revient dans un futur lointain, si vous vous approchez suffisamment de la vitesse de la lumière, et que tous ceux qu'il connaît, tous ceux dont il a entendu parler sont morts, et c'est une civilisation très différente.

C'est une idée intrigante, et elle souligne le fait que le voyage dans le temps dans un futur indéfini est conforme aux lois de la nature. Ce n'est que le voyage dans le temps qui est à l'origine du débat et des sensations de picotements dont se délectent physiciens et lecteurs de science-fiction.

NOVA: Dans ton roman Contacter, votre personnage principal Eleanor Arroway voyage à travers un trou de ver. Pouvez-vous décrire un trou de ver ?


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Sagan : Imaginons que nous vivons dans un espace à deux dimensions. Nous souhaitons aller du point A au point B. Mais A et B sont si éloignés l'un de l'autre qu'à la vitesse de la lumière, il faudrait beaucoup plus de temps qu'une génération ou deux pour y arriver, mesuré sur le monde A. Au lieu de cela, vous avez une sorte de tunnel qui traverse une troisième dimension autrement inaccessible et relie A et B. Vous pouvez aller beaucoup plus vite à travers le tunnel, et ainsi vous allez de A à B sans couvrir l'espace intermédiaire, ce qui est quelque peu ahurissant mais cohérent avec les lois de la nature. Et [le physicien théoricien] Kip Thorne a découvert que si nous imaginons une civilisation technique indéfiniment avancée, un tel trou de ver est conforme aux lois de la physique.

C'est très différent de dire que nous pourrions nous-mêmes construire un tel trou de ver. L'une des idées de base sur la façon de procéder est qu'il y a des trous de ver incroyablement minuscules qui se forment et se désintègrent tout le temps au niveau quantique, et l'idée est d'en saisir un et de le garder ouvert en permanence. Nos accélérateurs de particules à haute énergie n'ont même pas assez d'énergie pour détecter le phénomène à cette échelle, encore moins faire quelque chose comme tenir un trou de ver ouvert. Mais cela semblait en principe possible, alors j'ai reconfiguré le livre pour qu'Eleanor Arroway réussisse à traverser le centre de la galaxie via un trou de ver.

NOVA: À votre avis, qu'est-ce que ce serait de voyager à travers un trou de ver ?


Écoutez Sagan via RealAudio
Sagan : Personne ne le sait vraiment, mais ce que Thorne m'a appris, c'est que, par exemple, vous traversiez un trou de ver du point A au point B. Supposons que le point B soit en orbite autour d'une étoile brillante. Au moment où vous étiez dans le trou de ver, près de votre point d'origine A, vous verriez cette étoile. Et ce serait très lumineux, ce ne serait pas un petit point au loin. D'un autre côté, si vous regardiez de côté, vous ne verriez pas du vortex, vous seriez dans cette quatrième dimension physique. Ce que seraient les murs du vortex est profondément mystérieux. Et la possibilité a également été évoquée que si vous regardiez en arrière dans le trou de ver, vous verriez l'endroit même sur le monde A que vous aviez laissé. Et ce serait vrai même lorsque vous sortirez du trou de ver près de l'étoile B. Vous verriez dans l'espace une sorte de sphère noire, dans laquelle se trouverait une image de l'endroit que vous aviez laissé sur Terre, flottant simplement dans l'obscurité de espace. Très Alice au pays des merveilles.

NOVA: Vos demandes de renseignements sur les voyages dans l'espace pour Contacter a déclenché une toute nouvelle direction dans la recherche sur le voyage dans le temps. Qu'est-ce que cela te fait ressentir?


Écoutez Sagan via RealAudio
Sagan : Je trouve merveilleux, je veux dire littéralement merveilleux, plein d'émerveillement, que cette enquête innocente dans le contexte de l'écriture d'un roman de science-fiction ait suscité tout un domaine de la physique et des dizaines d'articles scientifiques par certains des meilleurs physiciens du monde. Je suis tellement heureux d'avoir joué ce rôle de catalyseur non seulement dans les vols spatiaux rapides, mais dans l'idée du voyage dans le temps.

NOVA: Comment vous sentez-vous responsable d'avoir fait un pas de plus vers le voyage dans le temps ?


4. Trous de ver

La relativité générale permet également la possibilité de raccourcis dans l'espace-temps, appelés trous de ver, qui pourraient être capables de couvrir des distances d'un milliard d'années-lumière ou plus, ou différents points dans le temps.

De nombreux physiciens, dont Stephen Hawking, pensent que les trous de ver apparaissent et disparaissent constamment à l'échelle quantique, bien plus petits que les atomes. L'astuce serait d'en capturer un et de le gonfler à l'échelle humaine - un exploit qui nécessiterait une énorme quantité d'énergie, mais qui pourrait bien être possible, en théorie.

Les tentatives pour prouver cela de toute façon ont échoué, finalement à cause de l'incompatibilité entre la relativité générale et la mécanique quantique.


Le trou noir le plus proche de la Terre a été découvert par des scientifiques

Les astronomes ont découvert le trou noir le plus proche de notre système solaire trouvé à ce jour, situé "à seulement" 1 000 années-lumière.

Selon une étude publiée dans la revue Astronomie et astrophysique, le trou noir fait partie d'un système d'étoiles triples connu sous le nom de HR 6819, qui est si proche, en termes astronomiques, que vous pouvez le voir sans jumelles ni télescopes depuis l'hémisphère sud par une nuit sombre et claire.

"Nous avons été totalement surpris lorsque nous avons réalisé qu'il s'agissait du premier système stellaire avec un trou noir visible à l'œil nu", a déclaré Petr Hadrava, co-auteur de l'étude de l'Académie des sciences de la République tchèque. dans un rapport.

Le précédent détenteur du record est un candidat de trou noir connu sous le nom de V616 Mon qui pourrait être aussi proche que 1 200 années-lumière, bien que la plupart des astronomes considèrent qu'un chiffre de 3 000 années-lumière est plus réaliste.

Les trous noirs sont des objets astronomiques si massifs et denses que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à leur attraction gravitationnelle.

Prédits pour la première fois par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, les trous noirs contiennent une singularité, un point unique de densité et de gravité infinies où l'espace et le temps tels que nous les comprenons se décomposent. Autour de la singularité se trouve l'horizon des événements, la frontière au-delà de laquelle rien ne peut s'échapper.

Les trous noirs de masse stellaire, ceux dont la masse est dix fois supérieure à celle du soleil, se forment après la mort d'étoiles massives sous forme d'explosions de supernova et s'effondrent sur eux-mêmes sous l'influence de la gravité. Pendant ce temps, d'autres trous noirs peuvent se former lorsque des restes d'étoiles incroyablement denses, appelés étoiles à neutrons, entrent en collision. De même, la fusion de deux trous noirs, ou d'une étoile à neutrons et d'un trou noir, peut également générer un nouveau trou noir plus grand. De plus, il existe des trous noirs supermassifs, que l'on pense présents au centre de nombreuses galaxies, dont les origines sont plus mystérieuses.

"Les trous noirs de masse stellaire ne doivent pas être confondus avec les trous noirs supermassifs qui se cachent au centre de la plupart des galaxies massives", a déclaré Dietrich Baade, auteur de l'étude de l'Observatoire européen austral (ESO). Semaine d'actualités. "Par exemple, [celui] de la Voie lactée a une masse de 4,2 millions de soleils. Les trous noirs supermassifs se sont formés tôt dans l'univers et continuent probablement de croître par l'accrétion d'étoiles et les fusions avec d'autres trous noirs supermassifs."

Les astronomes pensent qu'il existe un grand nombre de trous noirs dans la galaxie, mais à ce jour, seuls quelques dizaines ont été identifiés.

"Si vous prenez l'âge de la Voie lactée, le nombre d'étoiles qu'elle contient et l'espérance de vie de ces étoiles, ce n'est qu'un effort de fond pour se rendre compte qu'il doit y avoir de très nombreuses étoiles noires de masse trous dans la galaxie », a déclaré Baade. "Des modèles plus complexes en prédisent entre 100 000 000 et 1 000 000 000."

Les trous noirs ne peuvent pas être observés directement avec des télescopes qui détectent les rayons X, la lumière ou d'autres formes de rayonnement électromagnétique. Cependant, les scientifiques peuvent déduire leur présence en recherchant leurs effets sur la matière qui les entoure. Toute matière à proximité immédiate d'un trou noir sera progressivement attirée vers l'intérieur dans un processus connu sous le nom d'accrétion, créant un "disque d'accrétion" de matière en orbite. Par exemple, si une étoile s'aventure trop près, elle sera consumée par le trou noir, violemment déchirée par ses puissantes forces gravitationnelles.

Presque tous les trous noirs identifiés jusqu'à présent se sont révélés en raison de leurs fortes interactions avec leur environnement immédiat. Cependant, les auteurs de la dernière étude affirment que le trou noir qu'ils ont identifié dans HR 6819 est l'un des premiers trous noirs de masse stellaire qui n'interagit pas violemment avec son environnement, semblant vraiment noir pour ainsi dire. Cela le rend extrêmement difficile à détecter.

L'équipe n'a découvert le trou noir qu'après avoir observé ses deux étoiles compagnes à l'aide d'un télescope à l'observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Initialement, ils surveillaient la paire dans le cadre d'une étude sur les systèmes à double étoile, mais ont été choqués de découvrir le trou noir précédemment caché tout en analysant les données qu'ils avaient collectées.

"Nous avons découvert qu'il y avait un troisième objet tourbillonnant autour de l'une des deux étoiles lumineuses pesant cinq soleils ou plus", a déclaré Baade. "La vitesse de cette étoile assez massive change avec une période de 40 jours. Cependant, malgré la forte attraction gravitationnelle exercée sur cette étoile, le troisième objet n'émet aucune quantité appréciable de lumière. Par conséquent, il ne peut s'agir que d'un trou noir. Ce qui est excitant, c'est que c'est l'un des premiers et peut-être même les tout premiers trous noirs absolument ennuyeux qui ne se font pas connaître à travers la violence dans leur voisinage immédiat."

"D'autres trous noirs ont été détectés parce que le gaz qui leur est transféré depuis une étoile compagnon chauffe jusqu'à des températures très élevées et rayonne fortement dans les rayons X, qui sont facilement observés", a déclaré Baade. "Le nouveau trou noir est vraiment noir car il n'est pas alimenté par son compagnon. Cela le rend tellement plus difficile à découvrir : au lieu d'une seule image radiographique, il faut de nombreuses observations convenablement réparties sur une longue période pour détecter la vitesse périodique changements."

Selon Baade, la dernière découverte est surprenante pour deux raisons principales : Premièrement, le fait que l'équipe a trouvé peut-être la première instance d'un vrai trou noir "non-accrétif". Et deuxièmement, qu'il a été découvert si près, relativement parlant. Cela indique qu'il y aura beaucoup plus de trous noirs similaires à découvrir à l'avenir, selon les chercheurs, ce système ne représentant probablement que "la pointe de l'iceberg".

Roberto Saglia, astronome à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne, qui n'était pas impliqué dans la dernière étude, a déclaré Semaine d'actualités que l'aspect important de cette recherche est la détection d'un trou noir de masse stellaire "non actif".

"Most stellar mass black holes are first discovered because they have a hot accretion disk around them that shines in the X-ray/ultraviolet range and is detected by X-ray satellites. Here there is no X-ray emission and the inference of the presence of a black hole comes just from dynamical measurements," he said.

"This is important, because we expect from stellar evolution that many more stellar mass black holes should be around compared to the number of detected ones," he said. "This system provides an alternative way to probe this 'unseen' family of black holes, as gravitational wave detections can also provide."


The fastest manned vehicle in history was Apollo 10. It reached 25,000mph. But to travel in time we'll have to go more than 2,000 times faster

Now, I realise that thinking in four dimensions is not easy, and that wormholes are a tricky concept to wrap your head around, but hang in there. I've thought up a simple experiment that could reveal if human time travel through a wormhole is possible now, or even in the future. I like simple experiments, and champagne.

So I've combined two of my favourite things to see if time travel from the future to the past is possible.

Let's imagine I'm throwing a party, a welcome reception for future time travellers. But there's a twist. I'm not letting anyone know about it until after the party has happened. I've drawn up an invitation giving the exact coordinates in time and space. I am hoping copies of it, in one form or another, will be around for many thousands of years. Maybe one day someone living in the future will find the information on the invitation and use a wormhole time machine to come back to my party, proving that time travel will, one day, be possible.

In the meantime, my time traveller guests should be arriving any moment now. Five, four, three, two, one. But as I say this, no one has arrived. C'est dommage. I was hoping at least a future Miss Universe was going to step through the door. So why didn't the experiment work? One of the reasons might be because of a well-known problem with time travel to the past, the problem of what we call paradoxes.

Paradoxes are fun to think about. The most famous one is usually called the Grandfather paradox. I have a new, simpler version I call the Mad Scientist paradox.

I don't like the way scientists in movies are often described as mad, but in this case, it's true. This chap is determined to create a paradox, even if it costs him his life. Imagine, somehow, he's built a wormhole, a time tunnel that stretches just one minute into the past.

Hawking in a scene from Star Trek with dinner guests from the past, and future: (from left) Albert Einstein, Data and Isaac Newton

Through the wormhole, the scientist can see himself as he was one minute ago. But what if our scientist uses the wormhole to shoot his earlier self? He's now dead. So who fired the shot? It's a paradox. It just doesn't make sense. It's the sort of situation that gives cosmologists nightmares.

This kind of time machine would violate a fundamental rule that governs the entire universe - that causes happen before effects, and never the other way around. I believe things can't make themselves impossible. If they could then there'd be nothing to stop the whole universe from descending into chaos. So I think something will always happen that prevents the paradox. Somehow there must be a reason why our scientist will never find himself in a situation where he could shoot himself. And in this case, I'm sorry to say, the wormhole itself is the problem.

In the end, I think a wormhole like this one can't exist. And the reason for that is feedback. If you've ever been to a rock gig, you'll probably recognise this screeching noise. It's feedback. What causes it is simple. Sound enters the microphone. It's transmitted along the wires, made louder by the amplifier, and comes out at the speakers. But if too much of the sound from the speakers goes back into the mic it goes around and around in a loop getting louder each time. If no one stops it, feedback can destroy the sound system.

The same thing will happen with a wormhole, only with radiation instead of sound. As soon as the wormhole expands, natural radiation will enter it, and end up in a loop. The feedback will become so strong it destroys the wormhole. So although tiny wormholes do exist, and it may be possible to inflate one some day, it won't last long enough to be of use as a time machine. That's the real reason no one could come back in time to my party.

Any kind of time travel to the past through wormholes or any other method is probably impossible, otherwise paradoxes would occur. So sadly, it looks like time travel to the past is never going to happen. A disappointment for dinosaur hunters and a relief for historians.

But the story's not over yet. This doesn't make all time travel impossible. I do believe in time travel. Time travel to the future. Time flows like a river and it seems as if each of us is carried relentlessly along by time's current. But time is like a river in another way. It flows at different speeds in different places and that is the key to travelling into the future. This idea was first proposed by Albert Einstein over 100 years ago. He realised that there should be places where time slows down, and others where time speeds up. Il avait absolument raison. And the proof is right above our heads. Up in space.

This is the Global Positioning System, or GPS. A network of satellites is in orbit around Earth. The satellites make satellite navigation possible. But they also reveal that time runs faster in space than it does down on Earth. Inside each spacecraft is a very precise clock. But despite being so accurate, they all gain around a third of a billionth of a second every day. The system has to correct for the drift, otherwise that tiny difference would upset the whole system, causing every GPS device on Earth to go out by about six miles a day. You can just imagine the mayhem that that would cause.

The problem doesn't lie with the clocks. They run fast because time itself runs faster in space than it does down below. And the reason for this extraordinary effect is the mass of the Earth. Einstein realised that matter drags on time and slows it down like the slow part of a river. The heavier the object, the more it drags on time. And this startling reality is what opens the door to the possibility of time travel to the future.

Right in the centre of the Milky Way, 26,000 light years from us, lies the heaviest object in the galaxy. It is a supermassive black hole containing the mass of four million suns crushed down into a single point by its own gravity. The closer you get to the black hole, the stronger the gravity. Get really close and not even light can escape. A black hole like this one has a dramatic effect on time, slowing it down far more than anything else in the galaxy. That makes it a natural time machine.

I like to imagine how a spaceship might be able to take advantage of this phenomenon, by orbiting it. If a space agency were controlling the mission from Earth they'd observe that each full orbit took 16 minutes. But for the brave people on board, close to this massive object, time would be slowed down. And here the effect would be far more extreme than the gravitational pull of Earth. The crew's time would be slowed down by half. For every 16-minute orbit, they'd only experience eight minutes of time.

Inside the Large Hadron Collider

Around and around they'd go, experiencing just half the time of everyone far away from the black hole. The ship and its crew would be travelling through time. Imagine they circled the black hole for five of their years. Ten years would pass elsewhere. When they got home, everyone on Earth would have aged five years more than they had.

So a supermassive black hole is a time machine. But of course, it's not exactly practical. It has advantages over wormholes in that it doesn't provoke paradoxes. Plus it won't destroy itself in a flash of feedback. But it's pretty dangerous. It's a long way away and it doesn't even take us very far into the future. Fortunately there is another way to travel in time. And this represents our last and best hope of building a real time machine.

You just have to travel very, very fast. Much faster even than the speed required to avoid being sucked into a black hole. This is due to another strange fact about the universe. There's a cosmic speed limit, 186,000 miles per second, also known as the speed of light. Nothing can exceed that speed. It's one of the best established principles in science. Believe it or not, travelling at near the speed of light transports you to the future.

To explain why, let's dream up a science-fiction transportation system. Imagine a track that goes right around Earth, a track for a superfast train. We're going to use this imaginary train to get as close as possible to the speed of light and see how it becomes a time machine. On board are passengers with a one-way ticket to the future. The train begins to accelerate, faster and faster. Soon it's circling the Earth over and over again.

To approach the speed of light means circling the Earth pretty fast. Seven times a second. But no matter how much power the train has, it can never quite reach the speed of light, since the laws of physics forbid it. Instead, let's say it gets close, just shy of that ultimate speed. Now something extraordinary happens. Time starts flowing slowly on board relative to the rest of the world, just like near the black hole, only more so. Everything on the train is in slow motion.

This happens to protect the speed limit, and it's not hard to see why. Imagine a child running forwards up the train. Her forward speed is added to the speed of the train, so couldn't she break the speed limit simply by accident? The answer is no. The laws of nature prevent the possibility by slowing down time onboard.

Now she can't run fast enough to break the limit. Time will always slow down just enough to protect the speed limit. And from that fact comes the possibility of travelling many years into the future.

Imagine that the train left the station on January 1, 2050. It circles Earth over and over again for 100 years before finally coming to a halt on New Year's Day, 2150. The passengers will have only lived one week because time is slowed down that much inside the train. When they got out they'd find a very different world from the one they'd left. In one week they'd have travelled 100 years into the future. Of course, building a train that could reach such a speed is quite impossible. But we have built something very like the train at the world's largest particle accelerator at CERN in Geneva, Switzerland.

Deep underground, in a circular tunnel 16 miles long, is a stream of trillions of tiny particles. When the power is turned on they accelerate from zero to 60,000mph in a fraction of a second. Increase the power and the particles go faster and faster, until they're whizzing around the tunnel 11,000 times a second, which is almost the speed of light. But just like the train, they never quite reach that ultimate speed. They can only get to 99.99 per cent of the limit. When that happens, they too start to travel in time. We know this because of some extremely short-lived particles, called pi-mesons. Ordinarily, they disintegrate after just 25 billionths of a second. But when they are accelerated to near-light speed they last 30 times longer.

It really is that simple. If we want to travel into the future, we just need to go fast. Really fast. And I think the only way we're ever likely to do that is by going into space. The fastest manned vehicle in history was Apollo 10. It reached 25,000mph. But to travel in time we'll have to go more than 2,000 times faster. And to do that we'd need a much bigger ship, a truly enormous machine. The ship would have to be big enough to carry a huge amount of fuel, enough to accelerate it to nearly the speed of light. Getting to just beneath the cosmic speed limit would require six whole years at full power.

The initial acceleration would be gentle because the ship would be so big and heavy. But gradually it would pick up speed and soon would be covering massive distances. In one week it would have reached the outer planets. After two years it would reach half-light speed and be far outside our solar system. Two years later it would be travelling at 90 per cent of the speed of light. Around 30 trillion miles away from Earth, and four years after launch, the ship would begin to travel in time. For every hour of time on the ship, two would pass on Earth. A similar situation to the spaceship that orbited the massive black hole.

After another two years of full thrust the ship would reach its top speed, 99 per cent of the speed of light. At this speed, a single day on board is a whole year of Earth time. Our ship would be truly flying into the future.

The slowing of time has another benefit. It means we could, in theory, travel extraordinary distances within one lifetime. A trip to the edge of the galaxy would take just 80 years. But the real wonder of our journey is that it reveals just how strange the universe is. It's a universe where time runs at different rates in different places. Where tiny wormholes exist all around us. And where, ultimately, we might use our understanding of physics to become true voyagers through the fourth dimension.

'Stephen Hawking's Universe' begins on May 9 on Discovery Channel (HD) at 9pm


Here's How Black Holes Cause Time Travel

A researcher explained how time would be distorted inside a black hole. According to the researcher, entering a black hole would be like traveling through time.

When it comes to space and time travel, many believe that this idea can be achieved through dilation. The concept of time dilation refers to the different times measured by two clocks if one of these devices is on Earth and the other one is on a spaceship.

As the spaceship carrying one of the clocks moves at light speed, time here would appear to be much slower compared to the time measured by the clock on Earth. Theoretically, the same phenomenon would occur if the same spaceship enters a black hole.

In a post on Quora, researchers Atharva Palshetkar of the CTES College in India explained that for the spaceship in the black hole, time would appear to be moving at a normal pace. However, looking outside the black hole from within would reveal that time is actually moving at a much faster rate.

“Now if someone was supposed to see you falling down a black hole, he would see you going slower and slower, taking weeks, years and even decades, until you reach a point where light can’t escape the black hole’s event horizon,” Palshetkar explained.

“Meanwhile, while you enter the black hole everything you see outside will begin to speed up outside,” he continued. “Your family, kids, grandkids, hundreds of generations will rise and fall in just matters of minutes or hours.”

According to Palshetkar, those inside the black hole will eventually get to witness billions of years pass by on the outside without getting affected since, in their current state, time is still moving at a regular pace.

Of course, Palshetkar’s explanation of how black holes cause time travel is just a theory. Due to several factors, not much is known about the nature of black holes. For one, it is also impossible to visit a black hole to study it since the nearest one over 6,500 light-years from Earth. In addition, scientists have already stated that humans will most likely not survive if they get sucked into a black hole.

A team of astronomers found a way to get clear images of the black hole. Pitured: Black hole, Results when the core of a massive star collapses the gravitational force is so strong that not even light can escape. Photo: QAI Publishing/Getty Images


Using Gravity as a Means of Time Travel

In much the same way that traveling at speeds close to the speed of light can slow down perceived time, intense gravitational fields can have the same effect.

Gravity only affects the movement of space, but also the flow of time. Time passes more slowly for an observer inside a massive object's gravitational well. The stronger the gravity, the more it affects the flow of time.

Astronauts on the International Space Station experience a combination of these effects, though on a much smaller scale. Since they are traveling quite quickly and orbiting around Earth (a massive body with significant gravity), time slows down for them compared to people on Earth. The difference is much less than a second over the course of their time in space. But, it is measurable.