Et si c’était le temps – et non l’espace, ni l’espace-temps, mais le temps à lui tout seul – qui était le véritable socle de notre univers ? C’est l’idée particulièrement exotique, un brin provocatrice, qu’avance un chercheur américain dans un papier à la fois surprenant et fascinant : selon lui, c’est un temps à trois dimensions qui conditionnerait tout ce qui se passe dans notre univers… et ce concept pourrait même permettre de réconcilier les deux grands pôles de la physique moderne pour parvenir à la fameuse Théorie du Tout, objectif ultime d’Einstein.
En physique fondamentale, on considère généralement que tous les phénomènes qui régissent notre univers se définissent par rapport à deux dimensions clés : l’espace et le temps. Cette idée n’est pas nouvelle, et cela fait des siècles que les spécialistes jonglent formellement ou intuitivement avec ces deux concepts.
Aristote, par exemple, considérait le temps comme une mesure du changement, et l’espace comme la “place” des objets qui peuplent l’univers. Depuis, ces notions se sont précisées, notamment grâce à deux grands visionnaires : Newton, qui a formalisé l’idée d’espace et de temps absolus, et Einstein, qui a largement contribué à unifier les deux dans une entité dynamique qu’on appelle aujourd’hui l’espace-temps.
Une théorie audacieuse sur la nature de l’Univers
Mais malgré ce cadre solide, un obstacle majeur subsiste : les spécialistes ont toutes les peines du monde à faire cohabiter les deux grands piliers théoriques actuels, la relativité générale d’Einstein et la physique quantique formalisée dans le modèle standard des particules. Les deux fonctionnent extrêmement bien à leur propre échelle, et permettent respectivement d’expliquer de nombreux phénomènes à grande et à petite échelle. Mais à l’heure actuelle, elles demeurent irréconciliables sur des questions absolument cruciales, comme la gravitation.
Et c’est un gros problème pour les physiciens qui cherchent une théorie unifiée des forces de la nature, communément appelée Théorie du Tout — à commencer par Einstein lui-même, qui y a consacré une grande partie de sa carrière sans succès.
C’est là qu’intervient Gunther Kletetschka, un physicien à l’Université de l’Alaska qui estime désormais avoir trouvé une piste pour y parvenir. Dans son dernier papier, il suggère que l’espace ne serait pas une dimension fondamentale. À la place, il ne serait qu’un sous-produit secondaire d’un temps en trois dimensions qui constituerait le véritable socle de notre univers.
« Ces trois dimensions temporelles constituent la trame de toute chose, comme la toile d’un tableau », détaille-t-il dans un communiqué de son université. « L’espace existe toujours avec ses trois dimensions, mais il s’apparente davantage à la peinture sur la toile qu’à la toile elle-même. »
Il s’agit d’une rupture radicale avec la physique conventionnelle, où le temps et l’espace sont considérés comme deux composantes essentielles d’un même objet. Il y a donc de quoi être sceptique — mais Kletetschka semble convaincu du potentiel de son modèle, et il convient donc de s’y intéresser de plus près pour comprendre les tenants et aboutissants de cette théorie.
C’est quoi, un “temps 3D” ?
Le concept d’un temps en 3D est particulièrement perturbant et contre-intuitif, car on le considère traditionnellement comme une dimension linéaire qui s’écoule constamment dans une seule direction — du passé vers le futur.
C’est une notion extrêmement importante, car c’est sur cette linéarité que repose le principe de causalité, qui définit notre compréhension du lien entre les événements et permet d’expliquer la succession logique des phénomènes.
Mais selon Kletetschka, on pourrait le représenter dans un graphique à trois dimensions, comme on le fait aujourd’hui avec l’espace. Et en ce faisant, nous entrons dans un monde où une grande partie de la réalité telle qu’on la conçoit s’effondre complètement.
« Imaginez que vous marchiez sur un chemin rectiligne, avançant et percevant ainsi le temps tel que nous le connaissons. Imaginez maintenant un autre chemin qui croise le premier, de travers. Si vous pouviez emprunter ce chemin latéral et rester dans le même instant du « temps normal », vous constateriez peut-être que les choses pourraient être légèrement différentes — peut-être une version différente de la même journée. En suivant ce second chemin perpendiculaire, vous pourriez explorer différentes versions de cette journée sans reculer ni avancer dans le temps tel que nous le connaissons », résume le communiqué.
La clé potentielle d’un grand puzzle
À première vue, cette description semble tout droit sortie d’un exposé de science-fiction. Mais selon Kletetschka, ce modèle présente plusieurs avantages. Pour commencer, il affirme qu’il est cohérent avec les bases bien établies de la théorie actuelle. Le modèle préserve par exemple la masse des particules comme les électrons et les quarks — des données absolument fondamentales qui conditionnent une grande partie de la physique actuelle. Mais en parallèle, il pourrait permettre de combler des lacunes majeures de la théorie actuelle, dont certaines qui concernent directement cette notion de masse.
Aujourd’hui, on estime que les particules acquièrent leur masse en interagissant avec le fameux Boson de Higgs, qui a permis de confirmer une partie essentielle du modèle standard. Mais il reste des trous béants dans ce cadre théorique. Par exemple, il n’explique pas pourquoi chaque particule a la masse spécifique qu’on observe, d’où provient la gravité, ou comment cette dernière interagit avec les autres forces fondamentales.
Kletetschka suggère que son modèle, qui repose sur un cadre mathématique plus sophistiqué que l’espace-temps traditionnel, pourrait aider à combler ces lacunes tout en préservant le principe de causalité – un point essentiel pour ce type de théorie. Le cas échéant, cela pourrait enfin nous permettre de réconcilier la physique quantique et la relativité générale pour arriver à la fameuse Théorie du Tout, avec des implications monumentales pour toute la discipline.
Gare aux conclusions hâtives
L’idée est certes fascinante et très enthousiasmante — mais la prudence reste de mise.
Bien souvent, ces théories prétendument révolutionnaires ont tendance à être trop belles pour être vraies ; ce n’est pas un hasard si la relativité générale et le modèle standard ont survécu aussi longtemps. Kletetschka reconnaît d’ailleurs que son modèle est encore très exploratoire. Pour lui donner du crédit, il faudra déjà passer le cap de la validation expérimentale — une épreuve très souvent fatale pour les modèles alternatifs de ce genre, aussi prometteurs soient-ils.
Mais cela ne signifie pas que ces travaux n’ont aucun intérêt. Les lacunes de la relativité générale et du modèle standard montrent bien que, malgré leur robustesse remarquable, il existe forcément un point de rupture quelque part. Pour le trouver, il faudra donc sans doute sortir des sentiers battus en explorant des modèles qui, à ce jour, nous semblent complètement délirants.
Et c’est précisément ce que Kletetschka cherche à faire dans son papier. Même si son modèle s’écroule face à des tests rigoureux, cela permettra au moins d’éliminer une piste, et peut-être de faire émerger d’autres idées pour continuer la chasse à la Théorie du Tout. Et le cas échéant, il s’agirait déjà d’un vrai succès.
« Le chemin vers l’unification pourrait nécessiter de reconsidérer fondamentalement la nature même de la réalité physique », conclut-il.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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