La théorie du trou de ver postule qu’un passage théorique dans l’espace-temps pourrait créer des raccourcis pour de longs voyages à travers l’univers. Les trous de ver sont prédits par la théorie de la relativité générale. Mais méfiez-vous: les trous de ver entraînent les dangers d’un effondrement soudain, de radiations élevées et d’un contact dangereux avec des matières exotiques.

Théorie des trous de ver

Les trous de ver ont été théorisés pour la première fois en 1916, bien que ce ne soit pas ainsi qu’on les appelait à l’époque. En examinant la solution d’un autre physicien aux équations de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, le physicien autrichien Ludwig Flamm a réalisé qu’une autre solution était possible. Il a décrit un « trou blanc », une inversion temporelle théorique d’un trou noir. Les entrées des trous noirs et blancs pourraient être reliées par un conduit spatio-temporel.

En 1935, Einstein et le physicien Nathan Rosen ont utilisé la théorie de la relativité générale pour développer l’idée, proposant l’existence de « ponts » à travers l’espace-temps. Ces ponts relient deux points différents dans l’espace-temps, créant théoriquement un raccourci qui pourrait réduire le temps de trajet et la distance. Les raccourcis en sont venus à s’appeler ponts Einstein-Rosen, ou trous de ver.

« Le tout est très hypothétique à ce stade », a déclaré Stephen Hsu, professeur de physique théorique à l’Université de l’Oregon, à notre site sœur, LiveScience. « Personne ne pense que nous allons trouver un trou de ver de sitôt. »

Les trous de ver contiennent deux bouches, avec une gorge reliant les deux. Les bouches seraient très probablement sphéroïdales. La gorge peut être droite, mais elle peut également s’enrouler, empruntant un chemin plus long qu’un itinéraire plus conventionnel.

La théorie de la relativité générale d’Einstein prédit mathématiquement l’existence de trous de ver, mais aucun n’a été découvert à ce jour. Un trou de ver de masse négative pourrait être repéré par la façon dont sa gravité affecte la lumière qui passe.

Certaines solutions de la relativité générale permettent l’existence de trous de ver dont l’embouchure est un trou noir. Cependant, un trou noir naturel, formé par l’effondrement d’une étoile mourante, ne crée pas en soi un trou de ver.

À travers le trou de ver

La science-fiction est remplie d’histoires de voyages à travers les trous de ver. Mais la réalité d’un tel voyage est plus compliquée, et pas seulement parce que nous n’en avons pas encore repéré un.

Le premier problème est la taille. Les trous de ver primordiaux devraient exister à des niveaux microscopiques, d’environ 10 à 33 centimètres. Cependant, à mesure que l’univers se développe, il est possible que certains aient été étirés à des tailles plus grandes.

Un autre problème vient de la stabilité. Les trous de ver d’Einstein-Rosen prédits seraient inutiles pour voyager car ils s’effondrent rapidement.

« Vous auriez besoin d’un type de matière très exotique pour stabiliser un trou de ver », a déclaré Hsu, « et il n’est pas clair si une telle matière existe dans l’univers. »

Mais des recherches plus récentes ont révélé qu’un trou de ver contenant de la matière « exotique » pouvait rester ouvert et immuable pendant de plus longues périodes.

La matière exotique, qui ne doit pas être confondue avec la matière noire ou l’antimatière, contient une densité d’énergie négative et une pression négative importante. Une telle matière n’a été observée que dans le comportement de certains états du vide dans le cadre de la théorie quantique des champs.

Si un trou de ver contenait suffisamment de matière exotique, qu’elle soit naturelle ou artificiellement ajoutée, il pourrait théoriquement être utilisé comme méthode d’envoi d’informations ou de voyageurs à travers l’espace. Malheureusement, les voyages humains à travers les tunnels spatiaux peuvent être difficiles.

« Le jury n’est pas présent, donc nous ne le savons tout simplement pas », a déclaré le physicien Kip Thorne, l’une des principales autorités mondiales en matière de relativité, de trous noirs et de trous de ver Space.com . « Mais il y a des indications très fortes que les trous de ver qu’un humain pourrait traverser sont interdits par les lois de la physique. C’est triste, c’est malheureux, mais c’est la direction dans laquelle les choses pointent. »

Les trous de ver peuvent non seulement relier deux régions distinctes de l’univers, mais ils peuvent également connecter deux univers différents. De même, certains scientifiques ont conjecturé que si une bouche d’un trou de ver est déplacée d’une manière spécifique, cela pourrait permettre un voyage dans le temps.

« Vous pouvez aller dans le futur ou dans le passé en utilisant des trous de ver traversables », a déclaré l’astrophysicien Eric Davis à LiveScience. Mais ce ne sera pas facile : « Il faudrait un effort herculéen pour transformer un trou de ver en machine à remonter le temps. Ça va être assez dur pour enlever un trou de ver. »

Cependant, le cosmologiste britannique Stephen Hawking a fait valoir qu’une telle utilisation n’est pas possible.

« Un trou de ver n’est pas vraiment un moyen de remonter le temps, c’est un raccourci, de sorte que quelque chose qui était loin est beaucoup plus proche », a écrit Eric Christian de la NASA.

Bien que l’ajout de matière exotique à un trou de ver puisse le stabiliser au point que les passagers humains puissent le traverser en toute sécurité, il est toujours possible que l’ajout de matière « régulière » suffise à déstabiliser le portail.

La technologie actuelle est insuffisante pour agrandir ou stabiliser les trous de ver, même s’ils pouvaient être trouvés. Cependant, les scientifiques continuent d’explorer le concept en tant que méthode de voyage dans l’espace avec l’espoir que la technologie pourra éventuellement les utiliser.

« Vous auriez besoin d’une technologie super-super-avancée », a déclaré Hsu. « Les humains ne feront pas cela dans un avenir proche. »