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Voyager à travers un trou de ver – Christopher Carroll

Voyager à travers un trou de ver - Christopher Carroll


Défis d'un trou de ver interstellaire

Les immenses distances impliquées dans les voyages interstellaires posent un problème pour les voyages futurs vers les planètes interstellaires et les étoiles loin de notre propre soleil. Un moyen d'éviter les méthodes pouvant impliquer du carburant (moteur à ions) et impliquant de voyager à une fraction de la vitesse de la lumière (voiles solaires) consiste à utiliser un trou de ver. Mais les physiciens théoriciens ne savent toujours pas comment faire pour créer un trou de ver interstellaire. La recherche de trous de vers comme méthode de déplacement posera un certain nombre de défis aux futurs voyageurs interstellaires.

L’un des problèmes que pose l’utilisation d’un vortex est l’inclination à laquelle il doit s’effondrer à mesure que vous avancez. Les besoins en énergie nécessaires pour maintenir un trou de ver ouvert peuvent être résolus avec l'utilisation de matière exotique. La matière exotique a une pression négative et une densité d'énergie négative. Il est repoussé plutôt que d'attiré par la gravité. Cependant, étant donné que la matière exotique résulte d’expériences quantiques sous forme de particules, il n’est pas connu si l’on peut créer suffisamment de matière exotique pour construire un trou de ver.

Il peut être nécessaire d’utiliser des matières exotiques pour ponctuer l’espace-temps. Mettre suffisamment de masse en un seul endroit pour le faire. La matière exotique et les trous de ver ont fait l’objet de nombreuses discussions et, dans certains cas, l’utilisation de la matière exotique a été démystifiée. Si tel est le cas, existe-t-il d'autres méthodes de création d'un trou de ver qui ne nécessitent pas d'énergie exotique? C’est un casse-tête que les futurs architectes d’un trou de ver auraient à résoudre pour créer un trou de ver pouvant être utilisé pour les voyages interstellaires.

La courbure de l'espace-temps dans un trou. Crédit: Johnson Martin de Pixabay.

En 2015, trois physiciens ont eu l'idée d'utiliser deux trous noirs pour créer un trou de ver. Les trous noirs sont aussi des singularités dans l’espace-temps créées par de très grosses étoiles compressant leur masse en une taille suffisamment petite pour percer un trou, appelé singularité. L'un des moyens de résoudre le problème de l'utilisation de la matière exotique consiste à rapprocher les singularités des trous noirs dans l'espace-temps. Il reste à voir comment vous connecteriez deux trous noirs séparés par de grandes distances.

Les conditions d'un trou de ver restent également des choses que les physiciens théoriciens ne comprennent pas complètement. En supposant que l’on puisse garder son trou de ver ouvert, il est également difficile de créer un navire capable de supporter les forces importantes impliquées dans les déplacements. La seule façon de savoir avec certitude serait peut-être d’essayer de voyager sur un bateau sans équipage ayant créé un trou de ver. Mais d'où vient l'idée des vortex et comment a-t-elle évolué au fil du temps?

Un pont entre deux points

En 1935, Albert Einstein et un collègue de l’Institute of Advanced Study de Princeton étaient aux prises avec un problème qui hantait la relativité générale d’Einstein depuis sa publication. Ce problème avait été exposé des années auparavant dans un article du physicien allemand Karl Schwarzschild. La théorie de l'espace et du temps d'Einstein avait laissé des singularités où les quantités mathématiques devenaient infinies. Cela a conduit à un concept mal défini de masse.

Plutôt que d’accepter ce problème, Einstein et Rosen ont suggéré une révision du travail de Schwarzchild qui l’ait fait disparaître. Ce faisant, ils ont inventé le pont Einstein-Rosen, également appelé trou de ver. En utilisant une solution qui «implique[s] la représentation mathématique de l'espace physique par un espace de deux feuilles identiques, une particule étant représentée par un «pont» reliant ces feuilles…[they were able to show] pourquoi on ne trouve pas de particules neutres de masse négative »(Einstein & Rosen, 1935, p. 73).

La solution était nouvelle. Des solutions similaires ont été exposées en 1928 lors d'une discussion sur la théorie des champs électromagnétiques par Hermann Weyl. Bien qu’il n’ait pas inventé le mot «trou de ver», il a jeté les bases d’un article de deux physiciens de l’Institut Lorentz aux Pays-Bas. John A. Wheeler et Charles Misner ont ensuite repris l'expression d'un trou de ver dans un document en 1957. C'est ici que la fascination des physiciens théoriciens et des écrivains de science-fiction a commencé à faire de la perspective d'un trou de ver comme moyen de déplacement.

L’idée ne vient pas seulement de la solution d’Einstein et de Rosen au puzzle de masse. La relativité générale d’Einstein a transformé le concept d’espace et de temps en un objet en forme de feuille sur lequel repose la masse. La gravité était la force résultant de la flexion de l'espace-temps. Mais si on mettait autant de masse en un seul point? La feuille se briserait-elle alors, et si oui, ce trou pourrait-il être utilisé comme point de connexion à un autre point, plus rapproché du trou? C'est la base pour non seulement les trous noirs, mais aussi les trous de ver.

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