Le temps et l’espace changent de place dans un trou noir, mais pourquoi ?

Savais-tu qu’il existe un objet astronomique dans lequel l’espace et le temps échangent leurs places ? Mais comment ça fonctionne ? Et que signifie exactement “échanger l’espace et le temps” ? Essayons de comprendre. Imagine que tu es dans un vaisseau spatial qui ne peut que se déplacer qu’en ligne droite. Ta trajectoire mène à un point inévitable, et tu n’as aucune idée de ce qui t’attend. Tu peux seulement espérer que ce ne sera pas trop grave. Pendant ce temps, tout ce qui t’entoure n’est que pure folie. Un assemblage chaotique d’événements historiques. Qu’est-ce que tu vois ? D’anciens humains et dinosaures ? La naissance de l’univers ? Le futur ? Qui sait ? C’est à ça que ressemblerait l’univers si on échangeait le temps et l’espace. Et, en théorie, c’est ce que tu verrais si tu tombais dans un trou noir et que tu parvenais à survivre. Mais comment une telle chose est-elle possible ?

Tout d’abord, parlons du “temps” et de “l’espace”. Imagine que tu dessines une ampoule électrique sur une feuille de papier. Puis tu prends une autre feuille et tu dessines la façon dont elle s’est allumée. Pour l’instant, ce n’est qu’un petit cercle de lumière. Une autre feuille — le cercle de lumière s’agrandit. Il devient de plus en plus grand, jusqu’à ce que, finalement, il se transforme en un énorme cercle. Dans la réalité, l’ampoule s’allume en un clin d’œil, parce que la vitesse de la lumière est la plus rapide de l’univers. Mais ici, sur nos dessins, on a capturé la propagation de la lumière image par image. On voit comment, au fil du temps, la lumière est passée d’un petit point à un grand cercle. Mais si tu empiles ces cercles... ça ne te rappelle pas une certaine forme ? Par exemple... Un cône ? Exactement. On appelle ça un “cône de lumière”. Et le “temps” est l’axe central de ce cône. Pourquoi ? Parce que la lumière se transforme d’un petit point en un grand cercle au fil du temps. Pour s’en souvenir, dessinons un “vecteur temps” — une flèche à l’intérieur du cône. Elle va du passé vers le futur.

Pendant ce temps, les cercles représentent “l’espace”. Dans l’espace, on peut se déplacer comme on veut, dans n’importe quelle direction. Vers le haut, ou vers le bas, en zigzags et ainsi de suite. Mais, peu importe les zigzags qu’on dessine, on avance toujours le long de la ligne de temps. On ne peut pas revenir en arrière, et on ne peut pas arrêter le temps. Cela nous aide à définir le “temps” et l’"espace". Le temps est la direction dans laquelle le cône de lumière est orienté. C’est la direction où tous nos chemins mènent, et où se trouve inévitablement notre avenir. Et l’espace est toute la variété de directions perpendiculaires à la ligne de temps. Ce graphique est très simple. S’il pouvait être appliqué à l’univers entier, alors le temps s’écoulerait de la même façon partout. Cependant, si tu as vu au moins quelques films de science-fiction populaires, tu sais que ce n’est pas le cas. En réalité, le temps peut s’emballer ! Par exemple, si tu te détends près d’un trou noir, ce qui ne sera que 2 heures pour toi peut s’avérer être 20 ans pour ton ami resté sur Terre. Mais pourquoi ? Prends une grande respiration. Maintenant, la gravité entre en jeu. Tu te dis sans doute que c’est simplement cette force qui nous aide à tenir sur le sol. Mais c’est beaucoup, BEAUCOUP plus complexe que ça.

La gravité est l’une des forces physiques de base de notre monde, et elle est incroyablement puissante. Elle est même tellement puissante qu’elle peut déformer l’espace ET le temps. Elle peut littéralement influencer la vitesse du temps comme un sorcier tout-puissant. Comment ? Pour le comprendre, prenons quelque chose de légèrement plus gros qu’une ampoule. Par exemple, une supernova. Quelque part dans l’univers, une étoile vient d’exploser. Comment le sait-on ? Rien dans l’univers — aucun son, aucune onde radio, rien — ne voyage plus vite que la lumière. Donc on ne prend conscience de la naissance d’une supernova que lorsqu’on la voit. Et cela n’arrive que lorsque son cône de lumière grandit suffisamment et atteint notre planète. Donc, le cône de lumière grandit et grandit... Jusqu’à présent, tout va bien. Et finalement, il atteint notre planète. Mais il y a un hic. Notre planète est massive. TRÈS massive. Et elle a une gravité assez forte. Alors que se passe-t-il ?

La gravité change la direction du cône de lumière. Elle commence à attirer le cône vers le centre de notre planète. Et avec elle, elle attire aussi notre “flèche du temps”. Cela signifie qu’elle ralentit le temps. Et plus le cône de lumière est proche de nous, plus la flèche se courbe, et plus le temps ralentit. Qu’est-ce que ça signifie ? Ca signifie, par exemple, qu’une montre autour de ta cheville sera en retard par rapport à une montre sur ton poignet. Que ta tête vieillit plus vite que tes jambes. Et que les astronautes en orbite terrestre vieillissent un peu moins vite que les gens sur Terre. C’est ce que les scientifiques appellent la “relativité générale”. Ok... Mais quel est le rapport avec notre sujet ? Comment peut-on comprendre ce qui se passera si on échange l’espace et le temps ? Ne t’inquiète pas, on y arrive. Imagine maintenant un corps cosmique avec une gravité incroyablement forte. Il déforme tellement le temps et l’espace qu’on a l’impression qu’ils s’échangent. C’est un trou noir. Il attire absolument tout vers son centre. Aucune étoile, aucune planète, aucune lumière ne peut y échapper.

Disons que notre cône de lumière s’en approche. D’abord, comme d’habitude, le temps commence à se plier vers le centre du trou noir, attiré par sa gravité. Mais la gravité est TRÈS forte, si bien qu’il se courbe de plus en plus... Et le temps va de plus en plus lentement au fur et à mesure que tu t’approches du centre. À la fin, le cône de lumière traverse la limite du trou noir... ce qu’on appelle “l’horizon des événements”. À ce moment-là, il s’est tellement déformé que maintenant il pointe littéralement vers le bas. On peut dire que le temps a “changé de direction”. “Le temps pointe vers le bas ?! Qu’est-ce que c’est que cette absurdité ?!”. Ce sera plus facile à expliquer avec un exemple réel. Imagine que tu es un astronaute un peu fou qui a décidé de sauter dans un trou noir. Et il y a un observateur dans un vaisseau spatial qui te regarde faire ça.

Au début, pour toi, rien ne change. Tu regardes ta montre, tu vois que 5 minutes se sont écoulées, et tout va bien. Mais que se passe-t-il pour l’observateur ? Tout d’abord, tu vas tomber pendant un TRÈS long moment. L’observateur est assis là depuis 50 ans, et tu tombes toujours — parce que ton temps a ralenti. Deuxièmement, comme l’espace est également déformé près du trou noir, l’observateur verra que tu commenceras à t’étirer comme un spaghetto. C’est un terme scientifique, d’ailleurs, qui porte le nom de “spaghettification”. Et puis, tu franchis enfin l’horizon des événements. L’observateur ne te voit plus. La lumière ne peut pas s’échapper d’un trou noir, donc ton image n’atteindra pas l’observateur, même si tu es toujours à l’intérieur. Et que se passe-t-il pour toi ? Et si tu avais survécu d’une manière ou d’une autre ? Rappelle-toi que la flèche du temps pointe vers le centre du trou noir. Cela signifie que désormais, le centre du trou noir est ton avenir.

Ce n’est pas un lieu. C’est un destin que tu ne peux pas changer. Et l’endroit d’où tu viens, ainsi que le reste de l’univers, n’existe plus pour toi. Parce que maintenant, ce n’est pas un lieu, mais un événement du passé. Et comme tu ne peux pas remonter le temps, tu ne pourras jamais revenir. Mais qu’est-ce qui se trouve autour de toi ? Un chaos complet. Les rayons de lumière se déplacent maintenant dans toutes les directions — en avant, en arrière, et ainsi de suite... Les rayons représentant les événements du passé, du futur, du présent — tout cela se déplace autour de toi. En réalité, l’espace et le temps n’ont pas échangé leurs places. Mais on a l’impression qu’ils l’ont fait. Parce que dans l’espace, tu ne peux plus faire qu’avancer, comme si tu suivais une ligne droite. Et le temps, reflété dans les rayons lumineux, t’entoure partout et se déplace dans toutes les directions possibles. Et là, on retourne au début. Cet exemple horrifiant nous aide à imaginer ce que l’on ressentirait si le temps et l’espace étaient inversés.

Bien sûr, tout cela n’est que théories et suppositions. L’idée même que nous nous déplaçons dans une direction, celle que nous n’avons pas choisie, et qu’il y a un chaos temporel complet autour, semble assez effrayante. Et pourtant, ce serait une expérience très intéressante. Tu es partant ?