Les trous de ver sont un pilier de la science-fiction, offrant à nos héros un moyen rapide et facile de voyager instantanément dans l'univers. Même si la science-fiction les a rendus populaires, les trous de ver ont leur origine dans la science - une distorsion de l'espace-temps comme celle-ci était théoriquement possible. Mais selon le Dr Stephen Hsu de l'Université de l'Oregon, la construction d'un trou de ver est probablement impossible.
Écoutez l'interview: trous de ver improbables (4,5 Mo)
Ou abonnez-vous au podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Maintenant, j'ai regardé ma part d'épisodes de Star Trek. Dans quelle mesure cela m'a-t-il préparé pour la compréhension scientifique réelle d'un trou de ver?
Dr Stephen Hsu: Dans Star Trek, ils n'utilisent pas vraiment de trous de ver, mais peut-être que le meilleur traitement en science-fiction pour les trous de ver était dans le film Contact, basé sur un livre de Carl Sagan. Et en fait historiquement, quand Sagan écrivait le roman - Sagan était un professeur d'astronomie - il a contacté un expert en relativité générale, un gars nommé Kip Thorne, à Caltech, et voulait s'assurer que la façon dont les trous de ver étaient traités dans Contact était en fait aussi proche d'être scientifiquement correct que possible. Et cela a en fait incité Thorne à faire beaucoup de recherches sur les trous de ver. Notre travail est en fait une extension de ce qu'il a fait.
Fraser: Donc, si vous vouliez construire un trou de ver, théoriquement, que feriez-vous?
Hsu: Vous devez avoir une matière très étrange ou exotique et cette matière doit avoir une pression très négative. Il s'avère que pour stabiliser la gorge ou le tube du trou de ver, vous avez besoin d'une matière très étrange et notre travail a à voir avec la façon dont ce type de matière serait possible dans les modèles de physique des particules.
Fraser: Supposons que vous construisiez une déchirure dans l'espace-temps et que vous la remplissiez de matière exotique pour la garder ouverte, puis vous pourriez déplacer les deux points d'extrémité du trou de ver autour de l'Univers et ils se connecteraient à la fois dans l'espace et dans le temps.
Hsu: Mais dans certaines histoires de science-fiction, ils postulent qu'il ne reste que quelques trous de ver du Big Bang, et nous en découvririons un et commencerions à l'utiliser. Mais le modèle constructif est que les humains, ou une civilisation extraterrestre, construisent réellement la leur, et dans ce cas, les deux extrémités du trou de ver sont probablement assez rapprochées au début, mais ensuite vous les séparez.
Fraser: Où vos recherches vous ont-elles amené à regarder les trous de ver?
Hsu: Nous étudiions les contraintes fondamentales sur quelque chose appelé «l'équation d'état de la matière» - quelles propriétés, comme la pression ou la densité d'énergie, peuvent avoir la matière. Nous avons trouvé des contraintes très fortes, et il s'avère que ces contraintes sont très négatives pour la possibilité de construire un trou de ver.
Fraser: Quel effet auront-ils sur le trou de ver?
Hsu: Pour obtenir la matière exotique très étrange que j'ai mentionnée précédemment avec une pression très négative, il s'avère que les équations montrent que lorsque vous forcez la pression à être aussi négative, il y a toujours un mode instable dans la matière, ce qui signifie que si vous étiez pour cogner votre appareil, vous pourriez trouver la matière exotique - qui stabilise le trou de ver - s'effondre simplement en un tas de photos ou quelque chose.
Fraser: S'agit-il de ne pas heurter votre appareil, ou est-il théoriquement impossible d'atteindre un point stable?
Hsu: Je dirais qu'il est théoriquement impossible de construire une matière classique qui est stable et peut stabiliser un trou de ver. Vous pourriez demander, eh bien peut-être que je vais juste éviter de heurter la chose, mais si vous deviez envoyer une personne à travers le trou de ver, cela lui-même fournirait une bosse et provoquerait très probablement le tout en morceaux.
Fraser: Supposons que vous ne vouliez pas envoyer de personnes, vous vouliez simplement un moyen d'envoyer des informations - parler dans le temps.
Hsu: Ce n'est pas exclu. Il s'avère que les contraintes que nous dérivons ont à voir avec la matière dans laquelle les effets quantiques sont relativement faibles. Si vous avez de la matière dans laquelle les effets quantiques sont très importants, vous pouvez toujours avoir un trou de ver stable. Le trou de ver lui-même serait flou d'une manière quantique. Le tube du trou de ver fluctuerait comme un état quantique. Maintenant, cela ne vous empêche pas d'envoyer un message dans le temps; vous devrez peut-être essayer d'envoyer le message plusieurs fois pour qu'il aille où vous voulez qu'il aille. Mais, vous pourriez peut-être quand même envoyer un message. L'envoi d'une personne peut être dangereux si le trou de ver est fluctuant parce que la personne peut se retrouver au mauvais endroit ou au mauvais moment.
Fraser: J'avais entendu des estimations selon lesquelles la construction d'un trou de ver nécessiterait plus d'énergie que l'Univers entier. Avez-vous une sorte de calculs à cet effet?
Hsu: Nos calculs ne le montrent pas nécessairement. Il faut énormément de densité d'énergie pour créer un trou de ver suffisamment grand pour qu'un humain y passe. Mais, compte tenu généralement de ce type de problème, vous supposez que quelle que soit la civilisation qui essaie de le faire, elle dispose d'une technologie de pointe arbitraire. Ce que nous essayons de comprendre, c'est s'il y a une limitation qui ne vient pas de la technologie mais bien des lois fondamentales de la physique.
Fraser: Et où vos recherches vous mèneront-elles à partir de maintenant? Y a-t-il quelque chose dont vous n'êtes pas encore certain?
Hsu: Notre résultat doit principalement porter sur les trous de ver classiques, ou trous de ver dont l'espace-temps n'est pas très mécanique quantique, et nous sommes toujours intéressés de voir si nous pouvons étendre nos résultats pour couvrir les trous de ver dans lesquels l'espace-temps est flou.
Fraser: Il y a de nouveaux travaux sur l'énergie sombre où ils disent que l'effet de l'énergie sombre semble se produire dans l'Univers, qu'il s'accélère. Soit il y a une nouvelle forme d'énergie qui n'a jamais été vue auparavant, soit c'est peut-être une rupture dans les théories d'Einstein à un large niveau. Si certains de ces travaux commencent à montrer que la relativité d'Einstein n'est peut-être pas en mesure de l'expliquer à un niveau plus large, cela aura-t-il une implication sur la compréhension classique de ce qu'est un trou de ver?
Hsu: Dans le contexte de l'énergie sombre, puisque c'est quelque chose qui affecte la structure à grande échelle de l'Univers, le comportement de l'Univers sur les échelles de longueur des mégaparsèques, il est toujours possible que la Relativité Générale en tant que théorie soit modifiée à de très grandes distances et parce que nous n'avons pas pu le tester sur ces distances. Il est donc toujours possible que les conclusions que vous tirez de la relativité ne soient tout simplement pas applicables. Dans notre cas, l'échelle de longueur sur laquelle nous utilisons la relativité générale est sur la taille d'un humain. Il serait donc quelque peu surprenant que la Relativité Générale se décompose déjà à ces échelles de longueur, bien que ce soit possible.
Fraser: Donc, c'est plus petit que ce que vous regardez. Cela explique encore assez bien les choses à cette échelle.
Hsu: Oui, il existe des tests expérimentaux plus forts de la relativité générale, ou du moins de la gravité newtonienne, sur des échelles de longueur de mètres que sur des mégaparsèques. Nous sommes donc un peu plus convaincus que la formulation mathématique de la gravité que nous utilisons est correcte.
Fraser: Si je voulais traverser l'Univers assez rapidement, je devrais peut-être plutôt me tourner vers le lecteur de distorsion, ou peut-être simplement me déplacer dans un espace normal.
Hsu: Je suis un grand fan de science-fiction, et ce depuis que je suis enfant, mais en tant que scientifique, je dois dire qu'il semble que notre univers ne semble pas être construit de manière très pratique pour les humains d'étoile en étoile. Et la science-fiction que nous finissons par rester proche de notre Soleil, mais nous faisons des choses incroyables avec la bio-ingénierie ou la technologie de l'information ou A.I. semblent plus susceptibles d'être réalisables avec nos lois physiques, que Star Trek.
