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Des physiciens ont découvert que les boucles causales, où deux événements séparés dans le temps s’influencent mutuellement de manière paradoxale, étaient possibles dans de nombreux univers théoriques, dont certains possèdent des similitudes avec le nôtre.

Des informations sans véritable origine

La boucle causale représente un paradoxe classique du voyage temporel. Si vous envoyez une information dans le passé, en donnant par exemple à Albert Einstein la formule E=mc² avant qu’il ne la théorise lui-même, puis qu’il la publie, et que vous la retrouvez finalement dans un manuel scolaire, vous créez une situation dans laquelle l’information n’a pas de véritable origine. De nouveaux travaux pré-publiés sur le serveur arXiv montrent que ce type de boucle est possible dans un plus grand nombre d’univers théoriques que prévu.

Dans la plupart des récits ou films de science-fiction, l’envoi de messages dans le passé nécessite que l’information voyage à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Mais il semble qu’il ne soit pas nécessaire d’enfreindre les lois de la physique dans les univers théoriques autorisant les boucles causales.

Venkatesh Vilasini de l’ETH Zurich et Roger Colbeck de l’université de York ont modélisé mathématiquement un ensemble d’univers au sein desquels existeraient des personnes capables de discerner des informations et d’agir en conséquence, mais n’étant pas en mesure de communiquer plus vite que la lumière. N’ayant pas spécifié que ceux-ci obéissent à des lois physiques spécifiques, comme la gravité, les chercheurs ont découvert que les boucles causales étaient notamment possibles dans des univers unidimensionnels.

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« De telles boucles perturberaient la réalité en supprimant l’origine de certaines informations, mais pourraient intervenir au sein d’univers ne se révélant pas foncièrement étranges ou exotiques », écrit Vilasini.

Causalité et corrélation

Les auteurs de l’étude expliquent que la causalité peut être définie de deux manières. La première prend en compte la manière dont deux agents sont liés l’un à l’autre dans l’espace-temps, la distance qui les sépare et le fait qu’ils se trouvent dans le futur ou le passé de l’autre. De son côté, la seconde implique l’analyse du flux de certaines informations transitant entre eux.

« Habituellement, nous affirmons que la corrélation n’implique pas la causalité », souligne Vilasini. « Nous sommes ici partis du postulat inverse, à savoir que la causalité n’implique pas la corrélation, ou la capacité de deux agents à s’envoyer des signaux. »

Aussi surprenant que cela puisse paraître, ce cas reviendrait à faire découvrir à Einstein sa fameuse équation à partir d’informations provenant de son futur, sans jamais communiquer directement avec lui.

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Des boucles causales possibles dans notre Univers ?

Montrant que le passé et le futur peuvent être corrélés de manière contre-intuitive, ces travaux indiquent également que les boucles causales n’aboutissent pas nécessairement à des paradoxes. Toutefois, la question de savoir si elles peuvent se produire dans notre Univers reste ouverte.

« La structure de notre Univers, qui implique qu’aucun objet ne puisse se déplacer plus vite que la lumière, est similaire à celles que nous avons étudiées », explique Colbeck. « Mais ses trois dimensions spatiales pourraient influencer suffisamment les calculs relatifs aux boucles causales pour les rendre impossibles. Nous étudions actuellement ces effets dimensionnels. »

Selon Ravishankar Ramanathan, de l’université de Hong Kong, si cette analyse fournit un cadre général pour l’examen des boucles causales, le plus grand défi consistera à établir précisément les mécanismes physiques qui les sous-tendraient.

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