Ce film de science-fiction classique sur HBO Max a popularisé une technologie futuriste – la science peut-elle y arriver ?

« Aller avec audace où personne n’est allé auparavant. D’une seule phrase, Star Trek a changé l’histoire de la science-fiction et a inspiré toute une génération de physiciens utilisant le concept du moteur de distorsion.

Le film Star Trek : premier contact explore la genèse de ce concept de science-fiction en présentant Zefram Cochrane, l’inventeur du moteur de distorsion, qui permet aux vaisseaux spatiaux de voyager plus vite que la vitesse de la lumière en déformant l’espace-temps. Mais peux-tu vraiment parcourir d’énormes distances dans l’espace en quelques minutes ou quelques heures ?

En fin de compte, l’idée de base décrite dans Star Trek n’est peut-être pas impossible selon la physique – même si les détails les plus fins nous échappent encore. Plongeons dedans. Spoilers à venir pour Star Trek : premier contact.

« L’idée qui est suggérée à travers l’histoire de Star Trek, c’est une idée très possible – l’idée d’une distorsion spatiale », a déclaré Sonny White, directeur de la recherche avancée et du développement au Limitless Space Institute. Inverse.

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Pouvez-vous voyager plus vite que la vitesse de la lumière ?

La prémisse de Star Trek : premier contact – et toute l’entreprise Star Trek – repose sur un inventeur excentrique, Zefram Cochrane, que l’équipage de l’USS Enterprise-E rencontre. Ils convainquent Cochrane de s’en tenir à son plan de tester le moteur de distorsion exactement au même moment où une espèce extraterrestre avancée – les Vulcains – passera par la Terre.

« Docteur : demain matin, lorsqu’ils détectent la signature de distorsion de votre vaisseau et réalisent que les humains doivent découvrir comment voyager plus vite que la lumière, ils décident de modifier leur cap », a déclaré le commandant William Riker, premier officier de l’Enterprise, à Cochrane.

La vitesse plus rapide que la lumière du moteur de distorsion est donc responsable du premier contact de l’humanité avec les extraterrestres, nous aidant à réaliser que nous ne sommes pas seuls dans le cosmos. Mais il y a juste un problème. La loi de la relativité générale – l’un des principes directeurs de la physique – a une règle importante.

« Je l’appelle le onzième commandement en physique, tu ne dépasseras pas la vitesse de la lumière », dit White.

Richard Muller, un professeur émérite de physique à l’Université de Californie à Berkeley, voit la question des déplacements plus rapides que la vitesse de la lumière quelque peu différemment. Il dit que tu ne peux définitivement pas voyager à la vitesse de la lumière selon la physique.

« Mais le concept qu’ils pourraient passer d’une vitesse inférieure à la vitesse de la lumière à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière par une sorte de saut quantique n’est pas vraiment exclu », déclare Muller. Des mécanismes comme un saut quantique, un trou de ver ou, oui, un moteur de distorsion, pourraient créer une échappatoire pour contourner cette règle de la physique.

White maintient que vous ne pouvez pas voyager plus vite que la vitesse de la lumière, mais dit que vous pourriez théoriquement concevoir un système qui génère une efficace vitesse qui apparaît être plus rapide que la vitesse de la lumière. Il utilise les tapis roulants que vous voyez dans les aéroports comme analogie. Même si vous marchez toujours à la même vitesse que sur une surface normale, vous apparaître marcher plus vite sur le périphérique pour un spectateur extérieur.

« Si nous pouvons construire un vaisseau spatial avec un système de propulsion qui réduit l’espace devant lui et agrandit l’espace derrière lui. Ce vaisseau pourrait parcourir des distances énormes plus rapidement que la vitesse de la lumière », explique White dans une vidéo pour le Limitless Space Institute.

Les bulles de distorsion sont-elles réelles ?

White et Muller se concentrent tous deux sur le concept de contraction et d’expansion de l’espace-temps – appelez-le une distorsion spatiale ou une bulle de distorsion – comme élément central de la capacité du vaisseau spatial à couvrir de grandes quantités de distances en peu de temps. Ce concept est connu sous le nom de « lecteur de distorsion » fictif dans l’univers de Star Trek.

« Lieutenant Hawk : mettez le cap sur la Terre. Warp maximum », dit le capitaine Picard à son officier, qui répond qu’il ne faudra que trois heures et 25 minutes pour atteindre notre planète en utilisant le moteur de distorsion.

Le physicien Miguel Alcubierre aurait été inspiré par Star Trek pour concevoir sa propre idée d’un moteur de distorsion, qui a conduit à la métrique d’Alcubierre dans les années 1990. C’est l’idée qu’un vaisseau spatial pourrait atteindre une vitesse effective ou apparente plus rapide que la vitesse de la lumière en contractant l’espace devant le vaisseau et en élargissant l’espace derrière lui.

Muller le compare à voyager à travers une montagne au lieu de la contourner, raccourcissant ainsi votre temps de trajet.

« Ce que j’aimais dans Star Trek est que le terme lecteur de distorsion, pour moi, suggère qu’ils ont un moyen de plier l’espace afin qu’ils puissent prendre un raccourci d’un endroit à un autre », développe Muller.

Dans un article de 2021, White a proposé une structure qui permet théoriquement de créer une bulle de distorsion à l’échelle nanométrique.

Mais ne vous excitez pas trop – nous sommes encore loin de pouvoir déformer l’espace-temps et envoyer un vaisseau spatial à travers lui. Ce serait une bulle de distorsion statique, donc ça n’irait nulle part.

«Nous pouvons maintenant proposer une structure réelle qui devrait manifester une véritable bulle de distorsion à l’échelle nanométrique. La question suivante est, comment pouvons-nous faire cela de manière à pouvoir mesurer cela dans un laboratoire ? » Blanc ajoute.

Est Star Trekest-ce que la physique est plausible ?

Muller dit que si vous pouvez trouver un moyen de déformer l’espace – au-delà de la gravité – alors vous pourriez voyager comme dans Star Trek. Il pense que la physique du spectacle est solide, étant donné qu’ils vivent dans un monde avec une énergie négative illimitée fournie par des moteurs anti-matière pour alimenter les voyages interstellaires.

« Je n’ai rien vu dans [Star Trek] qui viole tout ce que je ne peux pas expliquer », dit Muller.

Appels blancs Star Trek une «encapsulation romantique» de concepts scientifiques, mais dit qu’il est vrai qu’une distorsion spatiale permettre à quelqu’un de parcourir de très grandes distances en très peu de temps. Nous avons construit des modèles mathématiques pour codifier numériquement ce qu’il faudrait pour parcourir de vastes distances dans l’espace comme l’USS Enterprise. Nous ne pouvons tout simplement pas construire les systèmes nécessaires pour parcourir cette distance — pour le moment.

« Ainsi, les idées exprimées dans Star Trek peuvent en effet être possibles à un moment donné », déclare White.

Star Trek : premier contact diffuse maintenant sur HBO Max.