« L'espace-temps pourrait être rempli de trous de ver, qui sont des raccourcis à travers l'univers. » Cette idée captivante, née des équations de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, a alimenté à la fois la recherche scientifique et l'imagination des amateurs de science-fiction.
Les trous de ver, également connus sous le nom de ponts Einstein-Rosen, sont des tunnels hypothétiques qui pourraient relier des points distants dans l'espace-temps. Ils offrent la possibilité alléchante de raccourcis cosmiques, réduisant potentiellement les distances et permettant même le voyage dans le temps. Cependant, leur existence et leur faisabilité restent un sujet de débat intense.
Le concept de trou de ver a été proposé pour la première fois en 1916 par le physicien autrichien Ludwig Flamm. Il a exploré les équations d'Einstein et a suggéré l'existence d'un « trou blanc » comme contrepartie d'un trou noir. Ces structures pourraient agir comme des tunnels gravitationnels, mais leur stabilité et leur taille posent des défis importants.
Un obstacle majeur est la fragilité des trous de ver. La matière ordinaire tentant de les traverser pourrait provoquer l'effondrement du tunnel en raison de l'attraction gravitationnelle. Pour les maintenir ouverts, de la matière exotique avec une densité d'énergie négative serait nécessaire, un type de matière observé uniquement dans certains états de la théorie quantique des champs.
De plus, les trous de ver devraient être microscopiques, avec une taille estimée à 10^-33 centimètres, ce qui les rend peu pratiques pour le transit humain. Malgré ces limites, des recherches récentes ont exploré des méthodes pour stabiliser ces structures.
En 2017, les physiciens Ping Gao, Daniel Jafferis et Aron Wall ont proposé une méthode basée sur l'intrication quantique, un phénomène qu'Einstein a qualifié d'« action fantomatique à distance ». Cette théorie suggère que l'intrication pourrait fournir l'ingrédient exotique nécessaire pour maintenir les trous de ver ouverts, bien qu'à un niveau microscopique seulement.
Cette approche a inspiré de nouvelles études, telles que celles de Juan Maldacena et Alexey Milekhin, qui suggèrent que la matière noire pourrait jouer un rôle crucial dans la formation de trous de ver plus grands, bien que ces idées ne soient pas encore prouvées. L'intérêt pour les trous de ver s'étend au-delà de leur potentiel pour les voyages spatiaux.
Des recherches récentes ont lié la formation de trous de ver à l'intrication quantique et à la théorie des cordes, offrant potentiellement des indices sur la nature de l'espace-temps et de la gravité. Le physicien Julian Sonner a montré que l'intrication des quarks, les blocs de construction fondamentaux de la matière, pourrait théoriquement générer un trou de ver.
Cette découverte suggère que la gravité, telle que nous la comprenons, pourrait être une conséquence émergente de l'intrication quantique. Cependant, la possibilité d'utiliser des trous de ver pour voyager dans le temps ou l'espace reste très spéculative. Bien que les trous de ver puissent relier différents points dans le temps, les transformer en machines à remonter le temps nécessiterait un effort monumental.
De plus, les lois de la physique interdisent probablement le voyage humain à travers ces structures. Comme l'a déclaré Stephen Hsu, physicien et professeur à l'Université du Michigan, les humains ne feront pas cela dans un avenir proche, ce qui réfute les croyances passées concernant cette théorie.