Des scientifiques proposent un “univers miroir” où le temps s’écoule à l’envers

Deux équipes distinctes de physiciens se sont penchées sur l’écoulement du temps dans l’Univers et ont proposé qu’il y a environ 14 milliards d’années, le Big Bang pourrait avoir donné naissance à un second univers miroir inverse où le temps se déplace dans la direction opposée : il recule et non avance.

En fait, si nous regardions l’univers miroir, nous verrions le temps se déplacer du futur vers le passé, mais du point de vue de cet univers, il semblerait que notre temps se déplace en arrière, et non en avant, suggèrent les chercheurs.

“Le temps n’est pas quelque chose qui préexiste”, a déclaré l’ un des physiciens, Julian Barbour, de l’université d’Oxford au Royaume-Uni, à Olivia Goldhill de Quartz. “La direction et l’écoulement du temps, nous devons les déduire de ce qui se passe dans l’Univers. Lorsque nous le regardons de cette façon, il est naturel de dire que le temps commence à ce point central et s’écoule dans des directions opposées.”

Les physiciens se débattent depuis des décennies sur le fait qu’aucune des lois fondamentales de la physique qui régissent l’Univers ne stipule que le temps doit nécessairement avancer. “Que ce soit à travers la gravitation de Newton, l’électrodynamique de Maxwell, la relativité spéciale et générale d’Einstein ou la mécanique quantique, toutes les équations qui décrivent le mieux notre Univers fonctionnent parfaitement si le temps s’écoule vers l’avant ou vers l’arrière”, écrit Lee Billings pour Scientific American.

En 1927, l’astrophysicien britannique Arthur Eddington a proposé l’existence d’une “flèche du temps”, qui agit comme une propriété fondamentale d’une branche de la physique appelée thermodynamique.

La deuxième loi de la thermodynamique stipule que dans tout système isolé – tel que l’univers – l’entropie (ou désordre) doit augmenter. Ainsi, que la flèche du temps avance ou recule, les choses doivent toujours évoluer vers un état d’entropie plus élevé.

Notre version de l’Univers et de sa flèche du temps thermodynamique est la suivante : lorsque le Big Bang s’est produit, notre Univers a commencé comme un œuf neuf et entier, avec un ordre élevé et une faible entropie. Très vite, cet “œuf” a été brisé et brouillé au point d’être méconnaissable, et tout est tombé dans un état chaotique à forte entropie.

Joshua Sokol explique au New Scientist :

“En faisant un zoom arrière sur l’ensemble de l’Univers, nous… définissons l’avenir comme la direction du temps dans laquelle l’entropie augmente. En étudiant le mouvement des galaxies lointaines, nous pouvons prédire comment le cosmos va évoluer. Ou bien nous pouvons remonter le temps jusqu’au Big Bang, lorsque l’Univers devait avoir beaucoup moins d’entropie.

Si nous essayons de remonter plus loin, nous nous heurtons à une énigme cosmologique. Nous ne pouvons pas avancer si le Big Bang était effectivement le début des temps, mais dans ce cas, pourquoi avait-il une entropie aussi faible ? Et si ce n’était pas le début des temps… nous voudrions toujours savoir comment un Univers éternel a pu atteindre un état d’entropie si faible qu’il a permis la formation de la flèche du temps.”

Julian Barbour et ses collègues du Royaume-Uni ont publié un article en 2014, soutenant que cette flèche du temps est régie par la gravité, plutôt que par la thermodynamique. Publiant dans Physical Review Letters, ils décrivent comment ils ont exécuté une simulation informatique de 1 000 particules qui étaient toutes régies par la gravité newtonienne – la simulation la plus simpliste de l’Univers que vous puissiez imaginer.

Ils ont constaté que, grâce à la gravité, les particules se retrouvaient à la plus petite distance les unes des autres – ce qu’ils ont appelé le point de Janus. Les particules se dilatent ensuite vers l’extérieur dans différentes directions, ce qui signifie que le temps peut avancer et reculer dans un multivers réel.

“Lorsque les particules se dilatent ensuite vers l’extérieur, elles le font dans deux directions temporelles différentes”, écrit Goldhill pour Quartz. “Barbour et ses collègues ont créé un modèle simplifié de l’Univers à 1 000 points de particules montrant cette double expansion, la gravité créant une structure dans les deux sens.”

“C’est la chose la plus simple”, dit Barbour à propos de ses recherches. “Vous commencez à ce point de Janus central où le mouvement est chaotique – c’est comme la notion grecque de chaos primordial – mais ensuite, dans les deux directions, vous obtenez cette structure qui se forme. Si la théorie est juste, alors il y a un autre univers de l’autre côté du Big Bang dans lequel la direction de l’expérience du temps est opposée à la nôtre.”

Deux autres physiciens, Sean Carroll, de l’Institut de technologie de Californie, et Alan Guth, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ont obtenu des résultats similaires en utilisant un modèle de particules différent.

Comme le décrit Sokol dans le New Scientist, dans ce modèle, ils ont créé un nuage fini de particules et l’ont lâché dans un univers infini. Assez rapidement, deux flèches du temps différentes émergent spontanément – la moitié d’entre elles se déplacent vers une entropie croissante, tandis que l’autre moitié se concrétise au centre, diminuant l’entropie, avant de passer à travers et de repartir vers l’extérieur dans le chaos.

“Finalement, l’ensemble du nuage est en expansion, et l’entropie augmente en même temps”, explique M. Sokol.

Peut-être que cette région intermédiaire de faible entropie décrit le Big Bang, mais résout également le problème de l’absence de “début des temps” – juste l’état le plus bas du chaos.

Carroll et Guth n’ont pas encore publié les résultats de leur modèle et admettent que de nombreuses limites doivent encore être aplanies, mais, avec les travaux de l’équipe de Barbour, on peut affirmer sans risque de se tromper qu’il se passe quelque chose d’autre que l’hypothèse selon laquelle “un seul univers a été créé depuis le début des temps”. Je suppose que Time Bat avait raison après tout.

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