• Un aperçu d'intégration

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    TRADUCTION

    SETI, limitation à la vitesse de la lumière, et moteur à distorsion d'Alcubierre : un aperçu d'intégration


    Résumé
    Dans le programme SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) la sagesse conventionnelle veut que la probabilité d'un contact direct grâce au voyage interstellaire soit extrêmement faible en raison des énormes distances en jeu, conjuguées à la limitation à la vitesse de la lumière. Une récente analyse du moteur à distorsion d'Alcubierre, dans le cadre de la dynamique de la Relativité Générale, révèle cependant la naïveté de cette hypothèse. Nous montrons ici que le résultat d'Alcubierre est un cas particulier d'une approche large et générale qu'on pourrait schématiquement appeler "génie métrique", et dont les détails apportent encore un appui supplémentaire au principe que des voyages interstellaires de courte durée, soit par des civilisations extraterrestres très avancées dès aujourd'hui, soit par nous-mêmes à l'avenir, ne sont pas, comme on pourrait naïvement le croire, fondamentalement limités par les principes de la Physique.

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    Les chercheurs du SETI souscrivent par routine à l'opinion que le voyage interstellaire entre civilisations est extrêmement improbable en raison de la limitation à la vitesse de la lumière, bien qu'on trouve parmis leurs rangs quelques points de vue divergents. D'où l'évolution vers d'une part une étude du spectre électromagnétique à la recherche de signaux porteurs d'information et, d'autre part, un rejet volontaire par la communauté scientifique de toute preuve susceptible d'être une signature de visites extraterrestres.

    Comme l'a récemment montré Alcubierre, toutefois, le rejet de la notion de voyage Hyperfast (à vitesse supraluminique) n'est pas justifié lorsque l'on prend en compte la possibilité d'ingénierie dynamique dans l'espace-temps dans le cadre de la relativité générale. Plus précisément, Alcubierre a montré par exemple que par des effets de distorsion de l'espace-temps métrique local dans la région d'un vaisseau spatial placé dans une certaine configuration, il serait possible d'atteindre un mouvement plus rapide que la vitesse de la lumière telle que la perçoivent des observateurs extérieurs à la région troublée, sans que cela viole la contrainte locale de vitesse de la lumière de cette zone.

    En outre, la solution d'Alcubierre montre que l'accélération le long du trajet du vaisseau spatial serait nulle et que le vaisseau ne subirait aucun dilatation du temps, caractéristiques présumées et effrayantes du voyage interstellaire. Nous présentons ici un point de vue soutenant encore plus explicitement l'approche d'Alcubierre en tant que cas particulier d'un concept global de l'ingénierie métrique qui peut être exprimé dans une forme particulièrement conscise, et intégrant pleinement la dynamique relativiste générale.

    Pour élaborer l'approche technique de cette métrique, nous commençons par la limitation apparente à la vitesse de la lumière. En tant que concept physique, cette limitation est basée sur le fait que la masse et l'énergie s'expriment mathématiquement sous une forme proportionnelle ramenée à 1/[l-(v/c)2]1/2, ce qui implique qu'une quantité infinie d'énergie serait nécessaire juste pour accélérer une masse à la vitesse de la lumière v=c. L'argument selon lequel cela constituerait une limite pratique au voyage interstellaire est cependant basé sur l'hypothèse que la valeur c est figée, telle une loi constante et immuable, au sens simpliste et classique. C'est cette hypothèse déterminente qui est remise en question et redéfinie, cependant, par l'approche de cette ingeniérie d'un nouveau système métrique.

    En termes d'ingénierie, la vitesse c de la lumière dans l'espace libre, est donnée par l'expression c=1/(μ0 0)1/2, où dans les unités MKS μ0=4x10-7 H/m et 0=8,854x10-12 F/m, sont respectivement, la perméabilité magnétique et la permittivité diélectrique du vide. Par conséquent, l'argument de départ selon lequel c est fixe impose que μ0 et 0 sont fixes et non sujets à manipulation par des moyens technologiques. Si, d'autre part, ces constantes du vide étaient soumises à un changement tel que dans une région localisée, la valeur c pourrait être amenée à assumer une nouvelle valeur, par exemple c'= 10c, alors, sans violer les équations qui régissent la physique, voyager à des vitesses supraluminiques serait possible; s'appliquerait alors simplement une nouvelle restriction, impliquant une vitesse locale de la lumière accélérée, rendant possible le voyage à l'intérieur d'un cône de lumière locale, ainsi que démontré en détail dans l'exemple d'Alcubierre.

    Bien que cela puisse paraître surprenant au non-spécialiste, dans les cadres de la relativité générale et de la physique de l'énergie du vide, une telle variabilité de la vitesse de la lumière c dans l'espace libre (telle que perçue à partir d'un point distant), et sous certaines conditions, a longtemps fait partie de la littérature scientifique. Dans le cas de la propagation à proximité d'un corps massif, par exemple, nous avons une réduction de la vitesse de la lumière de valeur proportionnelle au potentiel gravitationnel, un effet initialement établi par Einstein lui-même. Dans le cas de la propagation entre des portions interférentes d'espaces rapprochés, telle qu'évoquée dans les discussions au sujet de l'effet Casimir, nous avons une augmentation de la vitesse de la lumière qui est associée à la réduction des fluctuations de l'énergie du vide entre les plaques. En bref, comme l'a souligné Wesson, la valeur c de la vitesse de la lumière dépend du contexte et n'est donc pas fondamentalement figée comme on le croit généralement.

    Ces variations de c, considérées en termes de ses sous-composants, sont habituellement traités sous une forme compacte elle même recommandée pour simplifier le concept : la soi-disant formelle "TH μ" utilisée dans les études comparatives des théories gravitationnelles. Cette approche a son fondement dans la reconnaissance du fait que les équations covariantes à métrique arbitraire de Maxwell dans un espace de Riemann, sont identiques dans la forme à ses équations à vecteur classique sur support matériel variable, où les paramètres eux-mêmes dépendent de la métrique. Ce concept peut aussi être étendu à des théories non métriques, et dans le contexte TH μ, il est appelé "équations gravitationnellement modifiées de Maxwell". Le formalisme est ensuite complété en faisant appel au mouvement des particules de Lagrange sous l'influence des champs électromagnétiques et gravitationnelles sous sa forme canonique impliquant deux autres fonctions dépendantes sur le plan de la métrique, T et H. Un tel formalisme conduit naturellement à la notion d'ingeniérie métrique dans laquelle la familiarité, par le biais de la variable -μ, peut agir comme un guide intuitif. Bien que des conditions normales impliquent que les variations de valeurs de μ et de c sont généralement extrêmement faibles dans le vide, elles indiquent tout de même la possibilité d'envisager une "ingeniérie du vide" dans des conditions extraordinaires, comme l'a indiqué le prix Nobel TD Lee. Le moteur à distorsion d'Alcubierre, qui peut être re-situé dans le contexte TH μ, est un exemple particulièrement notable de ce que dans ces conditions, de tels espaces-temps additionnels ayant les propriétés désirées pourraient être manipulés à volonté.

    Par conséquent, la conclusion correcte à tirer de l'examen de l'ingeniérie métrique/énergie du vide est qu'avec suffisamment de moyens technologiques, comparables à l'heure actuelle  à de la "magie" (utiliser l'expression d'Arthur C. Clarke qui caractérise une civilisation technologiquement très avancée), le voyage à une vitesse supraluminique pourrait se faire sans violer les lois fondamentales de la physique. Et, ajouterons-nous, cela pourrait en principe se faire sans recours à des concepts aussi extrêmes que la traversée de trous de ver. (Toutefois, il est clair que le domaine des états de la matière exotique, par exemple la maîtrise de l'état de densité négative du vide, tel que décrit par l'effet Casimir, serait nécessaire) Par conséquent, la possibilité du voyage interstellaire de courte durée, soit par des civilisations extraterrestres avancées existantes à l'heure actuelle soit par nous-mêmes à l'avenir, n'est pas fondamentalement limitée par les principes de la Physique.

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