Depuis des années, les physiciens tentent d’expliquer l’énergie noire, une influence mystérieuse qui sépare l’espace plus vite que la gravité ne rapproche les objets qui s’y trouvent. Mais la physique ne consiste pas toujours à découvrir ce que sont les choses. Une grande partie consiste à comprendre ce que les choses causent.
nous avons étudié l’énergie noire et découvert que dans certains cas, elle pouvait faire avancer le temps. Et dans un article récent, un groupe de physiciens a posé cette même question à propos de l’énergie noire
Lorsque vous lancez une balle en l’air, elle commence par prendre de la vitesse, puis elle ralentit à mesure que la gravité terrestre la tire vers le bas. Si vous la lancez assez vite (environ 11 km par seconde, pour ceux qui veulent essayer), elle ne ralentira jamais assez pour se retourner et commencer à retomber vers vous, mais elle continuera à se déplacer plus lentement à mesure qu’elle s’éloigne de vous, à cause de la gravité terrestre.
Dans les années 1990, les physiciens et les astronomes s’attendaient à ce que quelque chose de similaire se soit produit après le big bang – un événement qui a projeté de la matière dans toutes les directions. La gravité collective de toute cette matière aurait dû ralentir le tout, tout comme la Terre ralentit la balle. Mais ce n’est pas ce qu’ils ont trouvé.
Au contraire, tout semble s’être accéléré. Il y a quelque chose dans l’Univers qui écarte physiquement l’espace plus vite que la gravité ne peut le rassembler. L’effet est faible – il n’est perceptible que lorsque l’on observe des galaxies lointaines – mais il est bien présent. Elle est connue sous le nom d’énergie sombre – “sombre”, car personne ne sait ce qu’elle est.
La science n’est rien d’autre que le processus par lequel les humains cherchent des choses qu’ils ne peuvent pas expliquer, et ce n’est donc pas la première fois que l’Univers nous laisse perplexes. Pendant des siècles, l’une de ces énigmes a été le temps lui-même : Pourquoi le temps a-t-il une flèche pointant du passé au présent puis au futur ?
La question peut sembler idiote – si le temps n’avançait pas, les effets précéderaient les causes, ce qui semble impossible – mais elle l’est moins que vous ne le pensez.
L’Univers, pour autant qu’on puisse en juger, ne fonctionne que selon les lois de la physique. Et presque toutes les lois de la physique que nous connaissons sont complètement réversibles dans le temps, ce qui signifie que les choses qu’elles provoquent sont exactement les mêmes, que le temps avance ou recule.
Un exemple est la trajectoire d’une planète autour d’une étoile, qui est régie par la gravité. Que le temps avance ou recule, les orbites planétaires suivent exactement la même trajectoire. La seule différence est la direction de l’orbite.
Mais un élément important de la physique n’est pas réversible dans le temps, il s’agit de la deuxième loi de la thermodynamique. Elle stipule que plus le temps avance, plus la quantité de désordre dans l’Univers augmente. Tout comme l’énergie noire, c’est un phénomène que nous avons remarqué dans l’Univers et que nous ne comprenons pas encore totalement, même si nous avons une meilleure idée de ce phénomène que de l’énergie noire.
Pour cette raison, les physiciens ont choisi à contrecœur la deuxième loi comme source de la flèche du temps : le désordre doit toujours augmenter après un événement, ce qui implique que le temps ne peut se déplacer que dans une seule direction.
Les physiciens A. E. Allahverdyan, de l’Institut de physique d’Erevan, et V. G. Gurzadyan, de l’Université d’État d’Erevan, tous deux en Arménie, ont donc décidé de voir si – au moins dans une situation limitée – l’énergie sombre et la deuxième loi pouvaient être liées. Pour le vérifier, ils ont examiné le cas simple d’une planète en orbite autour d’une étoile dont la masse change.
Ils ont constaté que si l’énergie noire n’existe pas ou si elle comprime l’espace, la planète tourne autour de l’étoile sans qu’il ne se passe rien d’intéressant. Il n’y a aucun moyen de distinguer une orbite qui avance dans le temps d’une orbite qui recule dans le temps.
Mais si l’énergie sombre écarte l’espace, comme c’est le cas dans notre Univers, la planète finit par être projetée loin de l’étoile sur un chemin sans retour. Cela nous donne une distinction entre le passé et l’avenir : si l’on fait tourner le temps dans un sens, la planète est éjectée, si on le fait tourner dans l’autre sens, la planète arrive et est capturée par l’étoile.
L’énergie sombre conduit naturellement à une flèche du temps.
Les auteurs soulignent qu’il s’agit d’une situation très limitée et qu’ils ne prétendent certainement pas que l’énergie sombre est la raison pour laquelle le temps n’avance jamais. Mais ils ont mis en évidence un lien possible entre la thermodynamique et l’énergie sombre, qui pourrait nous aider à mieux comprendre l’une ou l’autre de ces notions – ou peut-être les deux – que par le passé.
Cette recherche a été publiée dans Physical Review E.