Le voyage dans le temps, une ancienne fascination de la science-fiction, reste un concept scientifique complexe et non résolu. La deuxième loi de la thermodynamique stipule que le temps ne peut qu’avancer, tandis que la théorie de la relativité d’Einstein montre la relation entre le temps et la vitesse. Des idées théoriques telles que les trous de ver offrent des itinéraires potentiels, mais des défis et des paradoxes pratiques, tels que le « paradoxe du grand-père », compliquent encore davantage la faisabilité d’un véritable voyage dans le temps.
Serait-il possible de voyager dans le temps ?
Avez-vous déjà rêvé de voyager dans le temps comme le font les personnages des films de science-fiction ? Pendant des siècles, le concept du voyage dans le temps a captivé l’imagination des gens. Le voyage dans le temps est le concept de déplacement entre différents moments dans le temps, tout comme vous vous déplacez entre différents endroits. Dans les films, vous avez peut-être vu des personnages utiliser des machines spéciales, des appareils magiques ou même sauter dans une voiture futuriste pour voyager en arrière ou en avant dans le temps.
Mais est-ce juste une idée amusante pour les films, ou cela pourrait-il réellement se produire ?
La science derrière le voyage dans le temps
La question de savoir si le temps est réversible reste l’une des plus grandes questions scientifiques non résolues. Si l’univers suit Lois de la thermodynamique, ce n’est peut-être pas possible. La deuxième loi de la thermodynamique stipule que les choses dans l’univers restent les mêmes ou deviennent plus désordonnées avec le temps.
C’est un peu comme dire qu’on ne peut pas casser les œufs une fois cuits. Selon cette loi, l’univers ne peut pas revenir complètement à ce qu’il était avant. Le temps ne peut qu’avancer, comme une rue à sens unique.
Le temps est relatif
Cependant, la théorie de la relativité restreinte du physicien Albert Einstein suggère que le temps s’écoule à des rythmes différents selon les personnes. Une personne roule vite sur un vaisseau spatial se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière – 671 millions de milles par heure ! -Il vivra plus lentement que quiconque sur Terre.
Les gens n’ont pas encore construit de vaisseaux spatiaux capables de se déplacer à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, mais les astronautes qui visitent l’espace Station spatiale internationale Il tourne autour de la Terre à une vitesse proche de 17 500 milles par heure. L’astronaute Scott Kelly a passé 520 jours sur la Station spatiale internationale et a donc vieilli légèrement plus lentement que son frère jumeau – et collègue astronaute – Mark Kelly. Scott avait six minutes de moins que son frère jumeau. Maintenant, comme Scott voyage beaucoup plus vite que Mark depuis plusieurs jours, il le fait aussi. 6 minutes et 5 millisecondes plus petites.
Le temps n’est pas le même partout.
Possibilités et défis théoriques
Certains scientifiques explorent d’autres idées qui pourraient théoriquement permettre le voyage dans le temps. Un concept implique des trous de ver, ou des tunnels virtuels dans l’espace, qui pourraient créer des raccourcis pour des voyages à travers l’univers. Si quelqu’un pouvait construire un trou de ver et trouver ensuite un moyen d’en déplacer une extrémité à une vitesse proche de la vitesse de la lumière – comme l’hypothétique vaisseau spatial mentionné ci-dessus – l’extrémité mobile vieillirait plus lentement que l’extrémité fixe. La personne qui entre par l’extrémité mobile et sort du trou de ver par l’extrémité fixe sortira dans son passé.
Cependant, les trous de ver restent une théorie : les scientifiques n’ont pas encore pu les découvrir. Il semble également qu’il en sera ainsi Incroyablement difficile Envoyer des humains à travers un tunnel spatial jusqu’au trou de ver.
Paradoxes et dîners ratés
Il existe également des paradoxes associés au voyage dans le temps. célèbre « Le paradoxe du grand-père« C’est un problème hypothétique qui pourrait survenir si quelqu’un voyageait dans le temps et empêchait accidentellement ses ancêtres de se rencontrer. Cela créerait un paradoxe puisque vous n’êtes jamais né, ce qui soulève la question : comment avez-vous pu voyager dans le temps en premier lieu ? C’est un casse-tête. » Pour l’esprit, cela ajoute au mystère du voyage dans le temps.
On sait que le physicien Stephen Hawking a testé la possibilité d’un voyage dans le temps. Organisez un dîner Les invitations indiquant la date, l’heure et les coordonnées n’ont été envoyées qu’après coup. Il espérait que son invitation serait lue par quelqu’un vivant dans le futur, ayant la capacité de voyager dans le temps. Mais personne ne s’est présenté.
Tel qu’il est souligné« La meilleure preuve que le voyage dans le temps n’est pas possible et ne le sera jamais, c’est que nous n’avons pas été envahis par des hordes de touristes venus du futur. »
Rendu artistique du télescope spatial James Webb. Crédit : Northrop Grumman
Les télescopes sont des machines à remonter le temps
Il est intéressant de noter que les astrophysiciens armés de puissants télescopes possèdent une forme unique de voyage dans le temps. Lorsqu’ils regardent la vaste étendue de l’univers, ils regardent l’univers passé. La lumière de toutes les galaxies et étoiles met du temps à se déplacer, et ces rayons de lumière transportent des informations provenant d’un passé lointain. Lorsque les astrophysiciens observent une étoile ou une galaxie à l’aide d’un télescope, ils ne la voient pas telle qu’elle existe aujourd’hui, mais plutôt telle qu’elle existait lorsque la lumière a commencé son voyage vers la Terre il y a des millions, voire des milliards d’années.
Les télescopes sont une sorte de machine à remonter le temps, ils permettent de regarder dans le passé.
Le tout nouveau télescope spatial de la NASA, le télescope spatial James Webb, observe les galaxies qui se sont formées au début du Big Bang, il y a environ 13,7 milliards d’années.
Même s’il est peu probable que nous ayons bientôt des machines à voyager dans le temps comme celles des films, les scientifiques recherchent et explorent activement de nouvelles idées. Mais pour l’instant, nous n’aurons qu’à profiter de l’idée du voyage dans le temps dans nos livres, films et rêves préférés.
Écrit par Addie Ford, professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique, Université du Maryland, comté de Baltimore.
Adapté d’un article initialement publié dans Conversation.
Étonnamment, une équipe de chercheurs internationaux a découvert un flux d’étoiles exceptionnellement massif et faible au centre des galaxies.
La ligne noire est le géant Coma Stream récemment découvert. Cette ligne fait dix fois la longueur de la Voie lactée et se situe à environ 300 millions d’années-lumière entre les galaxies (taches jaunes). Crédit image : Télescope William Herschel/Roman et al.
Bien que des jets dans la Voie lactée et dans les galaxies voisines aient déjà été documentés, cela représente l’observation inaugurale d’un flux intergalactique étendu. Il est remarquable qu’il s’agisse du volet le plus complet identifié à ce jour. Les astronomes ont détaillé leurs découvertes dans Journal d’astronomie et d’astrophysique.
Les premières observations ont été effectuées à l’aide d’un télescope relativement modeste d’un diamètre de 70 cm appartenant à l’astronome Michael Rich en Californie, aux États-Unis. Les chercheurs ont ensuite pointé le télescope William Herschel de 4,2 mètres à La Palma, en Espagne, vers la zone désignée.
Après un traitement approfondi de l’image, ils ont révélé un flux extrêmement faible qui dépasse de plus de dix fois la longueur de la Voie lactée. Ce flux en expansion ne semble être lié à aucune galaxie particulière, tourbillonnant dans l’environnement des amas. Les chercheurs l’ont surnommé le « flux de coma géant ».
Ce ruisseau géant a croisé notre chemin par hasard. Nous étudiions les halos d’étoiles autour des grandes galaxies.
Javier Roman, chercheur principal à l’Université de Groningue
Elle entretient des affiliations avec l’Université de Groningen aux Pays-Bas et l’Université de La Laguna à Tenerife, en Espagne. L’importance de découvrir le géant Coma Stream réside dans sa fragilité et sa présence dans un environnement difficile caractérisé par des galaxies qui s’attirent et se repoussent.
En même temps, nous avons pu simuler des flux aussi énormes sur ordinateur. Nous espérons donc en trouver davantage. Par exemple, si nous cherchons avec le futur ELT 39 AD et quand Euclide commence-t-il à produire des données.
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
À l’aide des prochains grands télescopes, les chercheurs visent non seulement à détecter des courants géants supplémentaires, mais également à examiner de près le courant de coma géant lui-même.
Nous aimerions observer des étoiles individuelles dans et à proximité du flux et en apprendre davantage sur la matière noire..
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
L’amas de Coma est l’un des groupes de galaxies les plus étudiés, contenant des milliers de galaxies situées à environ 300 millions d’années-lumière de la Terre, dans la constellation nord de Bérénice.
En 1933, l’astronome suisse Fritz Zwicky démontra que les galaxies au sein de l’amas présentaient des vitesses très élevées lorsque seule la matière visible était considérée. Il en a déduit l’existence de la matière noire, qui agit comme une force invisible assurant le maintien de la cohésion. Les propriétés exactes de la matière noire restent encore inconnues à ce jour.
Les scientifiques dirigés par Peter Zoller ont développé un nouvel outil pour mesurer l’intrication dans de nombreux systèmes corporels et l’ont démontré expérimentalement. Cette méthode permet d’étudier des phénomènes physiques auparavant inaccessibles et peut contribuer à une meilleure compréhension des matériaux quantiques. Le travail a maintenant été publié dans la revue Nature.
L’intrication est un phénomène quantique dans lequel les propriétés de deux ou plusieurs particules sont interconnectées de telle manière qu’un état spécifique ne peut plus être attribué à chaque particule individuelle. Nous devons plutôt prendre en compte toutes les particules qui participent simultanément à un certain état. L’enchevêtrement des molécules détermine en fin de compte les propriétés de la matière.
« L’intrication de nombreuses particules est la caractéristique qui fait la différence », souligne Christian Kocail, l’un des premiers auteurs de cet article publié dans Nature. « Mais en même temps, c’est très difficile à déterminer. » Les chercheurs dirigés par Peter Zoller de l’Université d’Innsbruck et de l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (IQOQI) de l’Académie autrichienne des sciences (ÖAW) présentent désormais une nouvelle approche qui pourrait améliorer considérablement l’étude et la compréhension de l’intrication dans les matériaux quantiques. . Afin de décrire de grands systèmes quantiques et d’en extraire des informations sur l’intrication existante, il faudrait naïvement effectuer un nombre incroyablement grand de mesures. « Nous avons développé une description plus efficace, qui nous permet d’extraire des informations d’intrication du système avec des mesures beaucoup plus petites », explique le physicien théoricien Rijk van Beijnen.
Dans une simulation quantique d’un piège à ions contenant 51 particules, les scientifiques ont imité la matière réelle en la recréant particule par particule et en l’étudiant dans un environnement de laboratoire contrôlé. Très peu de groupes de recherche dans le monde disposent du contrôle nécessaire sur autant de particules que les physiciens expérimentateurs d’Innsbruck dirigés par Christian Ross et Rainer Platt. « Le principal défi technique auquel nous sommes confrontés ici est de savoir comment maintenir de faibles taux d’erreur tout en contrôlant les 51 ions piégés dans notre piège et en garantissant la faisabilité du contrôle des qubits et des lectures individuels », explique l’expérimentateur Manoj Joshi. Ce faisant, les scientifiques ont été témoins pour la première fois d’effets expérimentaux qui n’avaient été décrits auparavant que théoriquement. « Ici, nous avons combiné les connaissances et les méthodes sur lesquelles nous avons travaillé ensemble minutieusement au cours des dernières années. Il est impressionnant de voir que l’on peut faire ces choses avec les ressources disponibles aujourd’hui. «
Dans la matière quantique, les particules peuvent être intriquées avec une force plus ou moins grande. Les mesures sur des particules fortement intriquées ne donnent que des résultats aléatoires. Si les résultats des mesures sont très variables, c’est-à-dire s’ils sont purement aléatoires, les scientifiques parlent de « chaud ». Si la probabilité d’un certain résultat augmente, il s’agit d’un objet quantique « froid ». Seule la mesure de tous les objets enchevêtrés révèle l’état exact. Dans les systèmes constitués d’un très grand nombre de molécules, l’effort de mesure augmente considérablement. La théorie quantique des champs prédit que les sous-régions d’un système constitué de nombreuses particules enchevêtrées peuvent se voir attribuer un profil de température. Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour extraire le degré d’enchevêtrement des particules.
Dans le simulateur quantique d’Innsbruck, ces profils de température sont déterminés via une boucle de rétroaction entre l’ordinateur et le système quantique, où l’ordinateur génère constamment de nouveaux profils et les compare aux mesures réelles de l’expérience. Les profils de température obtenus par les chercheurs montrent que les particules qui interagissent fortement avec l’environnement sont « chaudes » et celles qui interagissent peu sont « froides ». « Cela correspond tout à fait à l’idée selon laquelle l’intrication est particulièrement importante lorsque l’interaction entre les particules est forte », explique Christian Kocail.
Ouvrir les portes à de nouveaux domaines de la physique
« Les méthodes que nous avons développées constituent un outil puissant pour étudier l’intrication à grande échelle dans la matière quantique cohérente. Cela ouvre la porte à l’étude d’une nouvelle classe de phénomènes physiques à l’aide de simulateurs quantiques déjà disponibles aujourd’hui. » « Avec les ordinateurs classiques, de telles simulations ne peuvent plus être calculées avec un effort raisonnable. » Les méthodes développées à Innsbruck seront également utilisées pour tester de nouvelles théories sur de telles plates-formes.
Générer de la vie à partir d’une soupe biologique est un travail complexe. Il faut une multitude d’ingrédients, tous réunis au même endroit, dans de bonnes conditions.
Bien que les termes exacts puissent encore être débattus, nous avons une bonne idée des éléments requis dans le tableau périodique.
Un composant important – le phosphore – vient d’être découvert les abords de la Voie Lactée ; L’un des derniers endroits où les scientifiques s’attendaient à le voir. En effet, les types d’étoiles massives responsables de la création du phosphore n’existent généralement pas.
« Pour fabriquer du phosphore, il faut une sorte d’événement violent. » dit l’astronome et chimiste Lucy Zuiris Université d’État de l’Arizona et Observatoire Steward. « On pense que le phosphore apparaît dans les explosions de supernova, c’est pourquoi il faut une étoile ayant au moins 20 fois la masse du Soleil. »
C’est en tout cas ce que dit la sagesse conventionnelle. La découverte de phosphore loin de toute étoile massive ou reste de supernova suggère qu’il pourrait y avoir d’autres moyens de créer cet élément crucial à la vie.
Presque tous les objets que vous voyez autour de vous sont constitués d’étoiles. Lorsque les premiers atomes de l’univers sont issus du plasma primordial, ils prenaient principalement la forme d’hydrogène et d’un peu d’hélium ; Toutes les autres choses ne sont arrivées que lorsque les étoiles sont arrivées. Ces magnifiques orbes de feu et de fureur sont plus que de simples lumières dans l’obscurité veloutée ; Ce sont des machines à briser les atomes, fusionnant des éléments en leur noyau pour construire des éléments plus lourds.
Mais les éléments produits par une étoile dépendent de sa masse. Des étoiles de la taille de notre soleil et plus petites Faciliter les réactions de fusion Qui construit des éléments légers comme le lithium et le béryllium tout en fusionnant l’hydrogène et l’hélium. Une autre forme de fusion Cela peut se produire dans des étoiles beaucoup plus grandes qui peuvent donner naissance à des éléments tels que l’oxygène et l’azote.
Le phosphore ne fait pas partie de la série des fusions stellaires ; Mais une façon connue de les former est lors des explosions de supernova.
Les explosions de supernova présentent un autre avantage, qui n’arrive qu’aux étoiles de masse élevée : elles projettent des éléments dans l’espace, ensemençant le milieu interstellaire avec des composants lourds qui sont absorbés par les nouvelles générations d’étoiles, et d’autres choses comme les comètes et les planètes.
Mais les étoiles massives ne peuvent se former que dans les régions où il y a suffisamment de matière pour les nourrir. La matière devient moins dense à mesure que l’on s’éloigne du centre de la galaxie, on ne s’attend donc pas à ce que des étoiles massives se forment à la périphérie de la galaxie. Cela fait de la découverte du phosphore dans un nuage connu sous le nom de WB89-621, à environ 74 000 années-lumière du cœur de la Voie lactée, un mystère majeur.
« Le phosphore que nous avons découvert se trouve aux confins de la galaxie, là où il ne devrait pas se trouver. » dit la chimiste Lilia Kulimai De l’Université d’État de l’Arizona. « Cela signifie qu’il doit y avoir un autre moyen de produire du phosphore. »
Il y a deux explications principales. L’un est Fontaine Galaxie. Ce modèle propose que les éléments soient transportés des régions intérieures de la galaxie vers les régions extérieures par des explosions de supernova qui poussent la matière du disque galactique vers le halo, où elle se refroidit et précipite à nouveau.
Les chercheurs disent que cela est peu probable ; Il existe peu de preuves d’observation concernant les geysers galactiques, et de toute façon, ils ne transporteraient pas de matériaux aussi loin.
Mais il y a une autre possibilité. Il y a quelques années, les astronomes ont découvert que des étoiles moins massives pouvaient Production de phosphore, aussi. Pas lors d’une explosion, mais dans la zone entourant immédiatement son centre grâce à un processus connu sous le nom de capture de neutrons. Là, les isotopes du silicium peuvent piéger des neutrons supplémentaires pour former du phosphore.
La découverte de phosphore loin de la source de toute supernova suggère que ce modèle pourrait avoir quelque chose à voir.
C’est une nouvelle vraiment passionnante, car le phosphore est la dernière chose appelée Nachoups Les éléments – azote, carbone, hydrogène, oxygène, phosphore et soufre – seront situés à la périphérie de la galaxie.
« Pour qu’une planète soit habitable telle que nous la connaissons, elle doit contenir tous les éléments de NCHOPS, et leur présence définit la zone habitable de la galaxie. » Zeuris dit. « Et avec notre découverte du phosphore, ils se trouvent désormais tous aux confins de la galaxie, la zone habitable s’étendant jusqu’à la périphérie de la galaxie. »
Les astronomes n’ont pas pris en compte les limites de la galaxie dans leur recherche de vie extrasolaire parce qu’ils pensaient qu’il n’y avait pas assez de phosphore là-bas. Cette découverte signifie que nous pouvons élargir la portée de la recherche.
« Nous espérons que la découverte du phosphore aux confins de la galaxie stimulera l’étude des exoplanètes lointaines. » dit la chimiste Catherine Gould De l’Université d’État de l’Arizona.
