• Le contexte, et les explications

    Le contexte, et les explications

    Dessin tiré de Wikipédia

    La Stase
     : En S.F., ce terme est souvent employé dans l'expression "stase temporelle", état d'animation suspendue d'un corps pendant lequel les fonctions vitales sont ralenties, voire complètement stoppées (cela dépend des auteurs).

    Le saut collapsar désigne une technologie de voyage instantané dans la bande dessinée de science-fiction intitulée La Guerre éternelle.

    En projetant un objet à une vitesse voulue sur un collapsar, il ressort en un autre point de la galaxie. L'objet suit une courbe géodésique einsteinnienne comme s'il n'avait pas rencontré de collapsar et ce jusqu'à ce qu'il rencontre un autre champ collapsar où il réapparrait. Le temps de déplacement est nul.

    En astrophysique, un collapsar est le nom d'un modèle astrophysique décrivant la formation d'un sursaut gamma.

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    À partir des équations de la relativité générale, en 1935, Einstein et Rosen[1] découvraient que les singularités de l'espace-temps formaient en réalité des puits gravitationnels de densité et de courbure d'espace-temps infinis. Cette image fut reprise plus tard pour illustrer la géométrie des trous noirs. Les trous de ver font partie de cette famille.

    Le concept d'un trou de ver consiste à créer un tunnel entre la singularité du trou noir et celle du trou blanc. Un trou blanc aussi appelé fontaine blanche est la symétrie d'un trou noir. Au lieu d'aspirer toute matière, le trou blanc l'expulse. Il crée, comme son petit frère, une courbure de l'espace-temps et se trouve à un point différent de l'univers de notre trou noir.

    À noter que le trou de ver est un concept purement théorique : l'existence ou la formation physique d'un tel objet dans l'Univers est, à l'instar des trous blancs, considérée comme hautement spéculative.

    À l'heure actuelle, il existe différents types de trous de ver. Tous sont des solutions

    mathématiques plutôt que des objets réalistes :
    • le trou de ver de Schwarzschild, infranchissable ;
    • le trou de ver de Reissner-Nordstrøm ou Kerr-Newman, franchissable mais dans une seule direction, pouvant contenir un trou de ver de Schwarzschild ;
    • le trou de ver de Lorentz à masse négative, franchissable dans les deux directions.
    Il existe des trous de ver à symétrie sphérique, tels ceux de Schwarzschild et de Reissner-Nordstøm, qui ne sont pas en rotation, et des trous de ver tels ceux de Kerr-Newmann qui tournent sur eux-mêmes.

    Si vous essayez de fabriquer un trou de ver à partir de matière à masse positive, il explosera en éclats. Si une matière à masse négative existe (Matière exotique), on peut en principe élaborer un trou de ver statique en accumulant des masses négatives.

    La théorie d'Einstein précise que vous pouvez fabriquer n'importe quelle type de géométrie

    Dans tous les cas, la matière y étant soumise à une densité extrême et réduite à l'échelle de Planck, il n'y avait plus qu'un pas infinitésimal à franchir pour soumettre cet environnement aux fluctuations d'énergie de la théorie de la gravitation quantique.

    C'est ainsi que certains chercheurs soutiennent que les singularités peuvent déboucher sur des trous blancs ou fontaines blanches où jaillirait la matière rendue à sa liberté. Malheureusement, un trou blanc viole le second principe de la thermodynamique qui veut que dans un système fermé ou dissipatif l'entropie ne peut pas décroître (dans ce contexte, on ne peut pas créer de la matière à partir de rien, on a un effet mais pas de cause).

    Sur le plan structurel, un trou de ver obéit à la géométrie de Schwarzschild ou de Kerr. Il consiste en une singularité (un trou noir) opposée à un trou blanc entre lesquels se trouve un trou de ver qui relie les horizons de deux univers.

    Einstein et Rosen proposaient sérieusement que les singularités pouvaient mener à d'autres endroits de l'Univers, d'autres régions de l'espace et du temps. Ces connexions spatio-temporelles sont connues sous le nom de « ponts d'Einstein-Rosen ». Mais ni l'un ni l'autre n'entrevoyaient une possibilité d'entretenir ces connexions en raison du caractère instable des fluctuations quantiques. Comme le disait John L. Friedman de l'université de Californie à Santa Barbara il s'agit d'une censure topologique.

    Ces trous de vers dits de Lorentz requièrent de la matière exotique pour rester ouverts car elle demande moins d'énergie que le vide quantique qui subit des fluctuations d'amplitude variables. Il peut s'agir d'énergie négative par exemple, de l'antimatière qui maintiendrait l'ouverture du trou de ver loin de l'horizon. L'ouverture elle-même présente une pression de surface positive afin de la maintenir ouverte durant les transferts et éviter qu'elle ne s'effondre. Seul problème personne ne sait comment stocker autant d'antimatière et suffisamment longtemps au même endroit pour entretenir ce tunnel dans l'espace-temps.

    Du fait qu'un trou de ver permet en théorie à la lumière d'émerger ailleurs dans l'espace-temps, Matt Visser de l'université de Washington et David Hochberg du Laboratoire d'astrophysique spatiale et de physique fondamentale de Madrid pensent qu'une sorte d'antigravité doit œuvrer dans ce phénomène.

    Les deux chercheurs ont découvert que les trous de vers dynamiques présentaient deux ouvertures, une dans chaque direction temporelle, phénomène qui fut à l'origine d'une confusion. Un hypothétique voyageur pourrait paradoxalement traverser un trou de ver par le milieu sans atteindre l'ouverture opposée ! La raison de ce problème vient du fait qu'il n'existe pas encore une bonne représentation physique de la dynamique d'un trou de ver qui demeure un objet complexe à quatre dimensions. Les images représentées ci-dessus sont en réalité uniquement valables pour les trous de vers qui n'évoluent pas dans le temps.

    NB. On peut toutefois représenter leur géométrie complexe graphiquement et simuler leur dynamique en traçant leurs lignes d'univers dans des diagrammes d'espace-temps de Kruskal (voir liens externes).

    Pour approfondir les conséquences de la relativité générale, Kip Thorne et Richard Morris du Caltech tentèrent de découvrir par le biais de la physique quantique de nouvelles particulesCarl Sagan ou Isaac Asimov de la réalité. Nous entrons là dans un domaine très hypothétique et inaccessible à l'heure actuelle, sauf aux équipes de Deep Space 9, Stargate SG-1 et autres Sliders.

    Entouré de quelques astronomes, l'astrophysicien anglais John Gribbin considérait en 1977 que les fontaines blanches étaient une réalité : le phénomène d'expansion de l'Univers n'a-t-il pas pour origine un Big Bang, issu d'une singularité ? Développées autour de notions théoriques, ces idées seront bientôt du ressort de la philosophie... Certains cosmologistes, tel Gerard 't Hooft estiment même qu'une théorie devrait interdire de tels concepts !

    Selon John Wheeler, deux singularités pourraient être reliées dans l'hyperespace par un trou de ver, sorte de sas entre deux régions éloignées de l'univers. Seul inconvénient, nul ne sait comment entretenir un tel passage et lui donner une taille macroscopique. En effet ce « pont » dans l'hyperespace est à l'échelle de Planck : il mesure 10-33 cm et est instable; il se referme sur lui-même en l'espace de 10-43 seconde ! Pire, si on essaye de l'agrandir, il s'autodétruit... Comme aiment le dire les physiciens, le trou de ver appartient à l'« écume quantique » et obéit aux lois probabilistes.

    Totalement différent d'une singularité, un trou de ver est « nu », il demeure visible aux yeux de tous et plus extraordinaire encore, il permet de voyager dans le temps en fonction du sens que l'on prend. Ce qui explique son attrait... tout théorique car il faudra encore longtemps aux physiciens pour passer au stade expérimental.
    Toutefois, une fois la géométrie définie, ce sont les équations d'Einstein qui vous diront quel devra être le tenseur d'énergie-impulsion de la matière pour obtenir cette géométrie. En général les solutions de trous de ver statiques requièrent une masse négative. capables d'entretenir les trous de ver de Wheeler. Bientôt l'espace-temps foisonna de « sas de liaisons » que des « voyageurs de Langevin » exploraient au gré de leurs excursions sidérales. 


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  • Commentaires

    1
    foortune
    Lundi 4 Février 2008 à 11:24
    waaa! bluffée!
    2
    Oasis
    Mardi 12 Février 2008 à 16:48
    Pas mieux!
    3
    Jeudi 13 Mars 2008 à 07:44
    C'est très technique tout ça :o
    dommage que moi, l'hyperespace intersidéral, la physique quantique et les puissances 10, ça fasse 32...
    Me forcerais à poser un avis objectif quand j'aurais lu correctement l'histoire :p

    4
    Jeudi 20 Mars 2008 à 12:25
    Première visite et voilà, je suis accro. Je suis fan de science fiction, et là, je trouve des bons textes. Je commence juste ma lecture du blog, mais cet article m'a interpellé ! Grand lecteur de Brin, Benford, Robinson et Haldeman (la Guerre éternelle), je dis, bravo !
    5
    Sandystorm
    Vendredi 4 Avril 2008 à 15:46
    bon... je vais prendre un cachet d'aspirine et je reviens
    6
    Mardi 3 Février 2009 à 23:33
    Ouhla, quelle complexité! Je suis abasourdie par tant de savoir et de science, même théorique et/ou non avérée!
    Bon, je n'ai pas tout compris hein, suggérer le contraire reviendrait à mentir, mais je n'en suis pas pour le moins intriguée, et, lorsque l'on titille ma curiosité, il me faut nourrir celle-ci, avant que ce soit elle qui me dévore! Je vais donc prendre tout mon temps pour découvrir cette histoire, qui je n'en doute pas, risque de s'avérer fort riche et intéressante!
    7
    Manu
    Jeudi 7 Mai 2009 à 11:21
    Vraiment très intéressant ! Ca donne envie de cliquer sur tous les liens pour en savoir plus.
    Concernant les trous de vers, j'avais lu une description peut-être  simpliste dans je ne sais plus quel ouvrage qui permettait de se faire une idée du concept... la voici:
    Imaginez une feuille de papier posée sur une table. Si l'on néglige sont épaisseur, on peut considérer que l'on a là un objet plan à 2 dimensions (longueur et largeur). Si vous prenez  la feuille et la roulez en cylindre, vous pouvez considérer que cet objet à 2 dimensions est courbé dans une troisième dimension (longueur, largeur et hauteur sont nécessaire pour décrire l'objet).
    De la même manière, un trou de vers peut-être considéré comme un objet à trois dimension courbé dans une quatrième dimension, le temps. C'est plus clair là... chui pas sûr ;o)
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