Bon, nous voilà déconfinés ou presque (peut-être presque trop, d'ailleurs, une rue bondée est désormais quelque chose me mettant profondément mal à l'aise) et c'est peut-être l'occasion de voyager, ne serait-ce que par l'esprit, par-delà des gouffres d'espace et de temps. Ce papier pour Fiction date de 2014, et je l'avais développé pour une conférence à Auxerre en… 2017, il me semble. Pas sûr que tout ceci soit tout à fait à jour, mais je vous le livre tel quel.
Illustration de Gewll
Hyperespace
Lénine l’a dit : « les faits sont têtus », et Einstein, vers la même époque, aurait énoncé que « tout est relatif ». Ces deux phrases sont en apparence à peu près aussi incompatibles entre elles que la physique quantique et la relativité générale. Mais il se trouve justement que la relativité est têtue. Et que cette déjà vénérable théorie, qui structure pas mal de choses dans la pensée scientifique contemporaine et même dans notre quotidien*, stipule qu’aucun objet ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Et ça, c’est très problématique pour les auteurs de science-fiction, et particulièrement pour ceux de space opera.
« Vitesse de distorsion, monsieur Sulu ». Et l’USS Enterprise de partir à des vitesses incommensurables** à la découverte de l’espace, frontière de l’infini, de mondes étranges, de formes de vies nouvelles, d’avancer vers l’inconnu, etc. Mais dans l’univers réel, ces mondes inconnus et ces formes de vies exotiques nous sont encore à peu près inaccessibles. La distance qui nous en sépare se mesure en années-lumière, voire en dizaines, centaines ou milliers d’années-lumière. Pour situer, la lumière que nous recevons de la galaxie d’Andromède a été émise alors que nos ancêtres répondaient encore au doux nom d’australopithèques. Se rendre sur l’étoile la plus proche, dans la constellation du Centaure, nécessiterait au moins quatre ans de vol à la vitesse de la lumière, et ce, en faisant abstraction du temps d’accélération nécessaire pour atteindre cette vitesse (appelée sobrement « C », chez papy Albert), parce qu’une accélération trop brutale aurait vite fait de transformer le vaillant astronaute en pizza tex-mex, et son vaisseau avec. Sans oublier le fait*** qu’on ne dispose d’aucune motorisation nous permettant seulement d’atteindre 20 % de C. Alors, aller plus vite, c’est multiplier les problèmes théoriques autant que la vitesse elle-même.
Ça cache quequ’chose, attends-toi à des distorsions
Comme souvent, le moyen le plus simple de contourner un problème, en littérature, c’est de nier son existence. Le space opera de papa, E.E. Doc Smith en tête, ne se préoccupe aucunement des problèmes d’augmentation exponentielle de l’inertie ou de distorsions subies par le vaisseau. Ses sphères et autres cigares d’acier font le voyage vers Nevia en quelques jours grâce à un moteur qui supprime l’inertie et passez muscade. John Varley, de son côté, préfère parfois s’amuser de cette limite : « Je ne comprends pas pourquoi on n’a rien fait pour ces histoires de vitesse de la lumière. […] Mon père, pour sa part, n’y a jamais cru. Toute sa vie, il est resté convaincu que les riches disposaient d’un système plus rapide, et qu’ils le cachaient à la plèbe, par pure bassesse. » ****
Mais le câblage interne des auteurs de science-fiction est conçu de telle manière qu’ils aiment bien trouver des idées pour régler directement le problème, parce qu’ils savent qu’au passage, ils peuvent en tirer des concepts d’histoires et de péripéties.
Une des solutions proposées fut l’utilisation des distorsions locales de l’espace-temps associées à ce qu’on appelle des singularités. La singularité est un objet physique assez singulier, comme son nom l’indique. Si, comme l’explique Einstein (encore lui) la gravité se manifeste par une distorsion de la structure même de l’espace-temps, la singularité est ce qui arrive quand une masse énorme se concentre en un tout petit volume, au point de dépasser les capacités de déformation du continuum. Autrement dit, quand elle fait un trou dans la trame de l’univers. C’est précisément ce qui arrive dans les célèbres trous noirs, ces cadavres d’étoiles effondrées sur elles-mêmes. Or, qui dit « trou » dans l’espace-temps dit potentiellement « traversée ». C’est le concept que développent un certain nombre de récits de science-fiction, dans lequel la singularité permet des sauts soit à grande distance, soit carrément dans des univers autres. L’univers parallèle ainsi accessible échappe à notre propos, mais signalons que c’est le type de voyage que pratiquent les héros des romans du cycle Éon, de Greg Bear, mais aussi le personnage joué par Maximilian Schell dans Le Trou noir (Gary Nelson, 1979), film que son casting de luxe suffirait à propulser au rang de chef-d’œuvre, si son scénario n’avait pas lui aussi été avalé par la singularité pour ne plus en ressortir. Dans le cadre d’un récit plus classique, la distorsion provoquée par le trou noir permet de se déplacer d’un bout à l’autre de l’univers, en un temps plus ou moins long selon les besoins du récit : c’est la technique dite du « saut collapsar » employée dans La Guerre éternelle*****, roman dont un des ressorts est le décalage temporel entre protagonistes, lié aux vitesses relativistes atteintes par leurs vaisseaux.
Le principe est également appelé « trou de ver » (wormhole, ou « pont d’Einstein Rosen », si vous tenez tant que ça à briller dans les soirées en ville) par certains physiciens, qui imaginent le soubassement du continuum comme une sorte de gruyère, ou de poutre de vieille baraque mal xylophénée, dont les galeries seraient accessibles via des singularités particulières. Mais si le wormhole est un objet assez bien défini sur le plan mathématique, force est de constater que l’on n’en a jamais observé dans la nature.
La plupart du temps, le space opera postule l’existence d’une motorisation ad hoc, qui produit la distorsion locale sans le secours d’une singularité, ou alors une singularité domestique, localisée dans un champ de confinement, comme dans le film Event Horizon (Paul W. S. Anderson, 1997). C’est ce que Star Trek appelle « vitesse de distorsion » (warp, en anglais, mais c’est aussi traduit par « hyperexponentiel » dans certaines versions québécoises), ou ce que le cycle des Villes nomades, de James Blish, nomme « tournebouloche » (traduction très, très libre de spindizzy, le terme employé dans la version originale). Le principe est toujours à peu près le même, dans ces cas-là : le vaisseau ou l’objet propulsé quitte l’espace « normal » pour pouvoir accéder à des raccourcis d’espace-temps, dans lesquels il peut sans coup férir se déplacer à des vitesses supraluminiques.
Tout faire sauter
Mais le voyage dans un espace autre, dans lequel les lois physiques sont différentes, peut poser problème. Qu’est-ce qui garantit le maintien de l’intégrité physique du voyageur et de son vaisseau ? En l’état, absolument rien. À moins de nier le problème, ou d’imaginer un champ protecteur ad hoc, rien ne s’oppose à l’explosion de l’engin spatial imprudent qui s’aventure ainsi dans l’ailleurs. La solution trouvée par certains auteurs de science-fiction, Isaac Asimov en tête, c’est le saut instantané. Il n’y a alors pas translation dans l’hyperespace, mais disparition et réapparition en deux endroits distincts de l’univers. Le vaisseau effectue un saut car justement, c’est cette absence de compatibilité des lois physiques qui conduit l’espace « autre » à le rejeter et à le réintégrer dans son continuum d’origine, à des coordonnées que l’on peut prévoir. Les conditions initiales de la translation permettent de déterminer le point de sortie. Ce qui dispense au passage de passer sous silence la nature physique de cet hyperespace – bien qu’Asimov ait laissé entendre dans « Risque », une nouvelle du Cycle des Robots, qu’il s’agissait de l’au-delà.
Dans la bande dessinée Valérian, agent spatio-temporel, de Pierre Christin et Jean-Claude Mézières, le saut dans l’espace-temps permet de choisir des coordonnées non seulement en d’autres points de l’espace, mais aussi du temps, ce qui génère parfois d’amusants paradoxes temporels, sur lesquels sont construits quelques-uns des plus beaux chapitres de la série. L’hyperespace est représenté par un très bel effet de trame mécanographique qui en montre la nature mystérieuse (et peut-être granulaire, comme semblent le démontrer les recherches de nos physiciens).
Espace-temps, suspends ton vol
Mais la question soulevée par ces distorsions de l’espace-temps (et, accessoirement, par l’accès à d’éventuels univers parallèles qu’elles peuvent impliquer) est celle des dimensions de l’espace-temps, par-delà les « trois dimensions d’espace et une de temps » reconnues par l’expérience. Dans quelle géométrie s'opère donc la distorsion ? En bonnes pratiques relativistes, ce qu’on manipule mathématiquement comme une quatrième dimension, c’est, en simplifiant, la vitesse d’écoulement du temps. La distorsion de l’espace dans un espace-temps relativiste se perçoit comme un ralentissement local du temps (il s’écoule moins vite en apesanteur que sous une gravité intense). Cependant, voyager en utilisant cette distorsion, c’est voyager non pas dans l’espace-temps, mais dans ses replis spatiaux et non temporels, ce qui suppose des dimensions spatiales supplémentaires. Ces dimensions qui sont alors très précisément ce qu’on appelle, en termes géométriques, l’hyperespace. (Deux dimensions définissent une surface, trois un espace, quatre un hyperespace, et s’il y a un mot pour définir un espace à cinq dimensions, écrivez à la revue, qui transmettra.)
Se pose alors l’irritant problème du cadre théorique de ces dimensions bonus, cadeau Bonux que Dieu aurait caché dans le grand paquet de lessive de la réalité. La théorie des cordes, pour ne citer qu’elle, prévoit tout un tas de dimensions en plus des quatre dimensions d’espace-temps que nous pratiquons quotidiennement (onze, vingt-six, voire N, selon les versions). Hélas, la théorie prévoit également qu’elles soient repliées sur elles-mêmes : quand bien même on s’en servirait pour dépasser la vitesse de la lumière, il faut bien admettre que quand on ne se déplace à très hautes vitesses que sur des distances équivalant à la longueur de Planck******, on n’est guère avancé.
Vers l’infini, et au-delà !
Malgré tout, la science ne nous empêche pas totalement de rêver, comme le démontre Miguel Alcubierre, et ce sans contrevenir aux équations de la relativité générale. Si un objet mobile ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière dans un espace-temps normal, il n’a qu’à embarquer sa portion d’espace-temps local à la vitesse de la lumière, ce qui lui permettra de rester fixe dans son environnement proche. Le principe est approximativement le même quand deux galaxies s’éloignent à grande vitesse, poussées non pas par une énergie quelconque, mais par la dilatation de l’espace-temps lui-même. C’est ce qui fait qu’une partie de l’univers lointain est inaccessible à la vue : son espace-temps s’éloigne du nôtre à une vitesse supérieure à celle de la lumière, sans pour autant violer la sacro-sainte règle d’Einstein. Sur le papier, le système Alcubierre est génialement simple. La distorsion locale se présente comme une vague d’espace-temps à l’avant du vaisseau, sur laquelle il « surfe ». Seule petite difficulté, il faut que cette vague déforme l’espace-temps en sens inverse des déformations qu’il subit sous l’influence des masses et de leur gravité (ou pour mieux dire, en sens inverse de la gravité elle-même). Pour y arriver, il suffit de générer des masses négatives. Et ça, pour l’instant, on ne sait pas tellement faire, et on ne sait même pas vraiment par où commencer. Les meilleures pistes nous entraînent du côté des mystérieuses matière et énergie noires, mais comme on ignore encore leur nature exacte, voire leur nature inexacte, le problème reste étonnamment complexe. Et pourtant, des solutions du type de celle d’Alcubierre restent nos meilleures pistes à ce jour. Un ingénieur de la Nasa, Harold White, prétend avoir trouvé des solutions et son équipe s’est mise au travail l’an passé. Mais en ces matières, on ne peut vendre la peau de l’Ourse qu’après avoir été la chercher sur l’étoile Polaire : le système White ne demande pour fonctionner qu’une grosse demi-tonne de masse négative, ce qui est un progrès par rapport au design original, reste le problème de la production, via des excitations localisées de la structure de l’espace-temps. Car oui, pour faire onduler l’espace-temps, il faut le chatouiller, c’est d’une imparable logique.
Inutile de dire que ce n’est pas encore demain que la main de l’homme mettra le pied sur la croupe du Centaure, ni même sur Alpha.
La boîte à outils
Un film à voir : 2001, l’Odyssée de l’espace, dans lequel on a un long voyage à vitesse normale, un voyage avec un portail d’hyperespace, et même des australopithèques en prime.
Un roman à lire : le cycle de Dune, dans lequel la distorsion de l’espace finit par impliquer une distorsion des corps, les Navigateurs devenant au fil des générations des êtres monstrueux.
Un disque à écouter : We Travel The Space Ways, de Sun Ra and his Myth Science Arkestra, parce qu’on ne fait plus tellement de psyché-jazz cosmique, de nos jours, et c’est bien triste.
*Et pas que pour le meilleur : ces cochonneries de GPS fonctionnent entre autres grâce à elle, car c’est l’application de ses équations qui permet de trianguler à deux mètres près un objet à une altitude différente des satellites chargés de le repérer, au prix de savants calculs. La prochaine fois que vous tournerez à gauche à deux cents mètres parce que la voix vous a dit « à deux cents mètres, tournez à gauche », vous saurez que c’est la faute à papy Einstein.
**Voire à une vitesse démesurée (ludicrous speed) comme dans La Folle Histoire de l’espace, (Spaceballs, Mel Brooks, 1987). Sauf que ce n’était pas l’Enterprise. Mais le principe reste le même.
***Et « les faits sont têtus », nous rappelle une fois encore dans l’oreillette monsieur Vladimir I. Oulianov, de Simbirsk. Je le soupçonne fortement d’être têtu lui aussi.
**** Le Système Valentine, 1998.
***** The Forever War, Joe Haldeman, 1974.
******Histoire de ne pas vous assommer avec des exposants négatifs démentiels, disons que c’est juste tout petit, la longueur de Planck. Beaucoup plus petit qu’un électron. Alors des dimensions de cette taille-là, elles doivent être bien planckées.
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