Explorer l'univers à des vitesses plus rapides que celle de la lumière est une des idées les plus fascinantes de la science fiction. Plus jeune, j'étais émerveillé de voir s'enfuir le Faucon Millénium de l'emprise de l'Empire galactique dans Star Wars. C'est grâce à l'hyperpropulsion du vieux vaisseau (constamment en panne) que l'équipage arrivait toujours à s'enfuir au dernier moment en semant ses ennemis à grande vitesse.

Plus récemment, dans le dernier Star Trek au cinéma, vous avez pu vous émerveiller en voyant l'Entreprise passer d'un monde à l'autre plus vite que la lumière! Mais, peut-on réellement voyager plus rapidement que la vitesse de la lumière? Est-ce seulement de la science fiction? La plupart des gens ayant une bonne culture scientifique vous diront avec raison: «C'est impossible! La théorie de la relativité d'Einstein l'interdit». Pourtant, la NASA étudie sérieusement la faisabilité de voyages supraluminiques!

Un rayon provenant du Soleil prend environ 8 minutes pour arriver jusqu’à notre œil. La lumière ne voyage pas instantanément et prend un certain temps à se propager. C'est pourtant ce qui se déplacerait le plus rapidement dans l'univers selon les théories d'Einstein. Pourquoi dit-on qu'on ne peut pas aller plus vite que la lumière? Vous savez par expérience que plus un objet est massif, plus sa mise en mouvement est difficile et plus son accélération demande d'énergie. Pousser votre automobile tombée en panne est beaucoup plus exigeant énergétiquement que de pousser votre panier d'épicerie. En relativité, plus la vitesse de l'objet accéléré augmente, plus sa «masse» augmente et plus il faut d'énergie pour continuer de l'accélérer. Plus on va vite, plus il est difficile d'accélérer. Par exemple, dans le LHC à Genève, les particules accélérées à 99.9999991% de la vitesse de la lumière ont une masse 7000 fois plus élevée que si elles étaient au repos. En relativité, la vitesse limite est la vitesse de la lumière. En théorie, à cette vitesse, l'objet accéléré se serait tellement alourdit qu'il possèderait une «masse» infinie! Bien difficile de continuer à le faire accélérer au-delà de la vitesse de la lumière...

Il existerait cependant une astuce! Si on ne peut pas se déplacer plus vite que la lumière dans l'espace, déformons l'espace plus vite que la lumière! Mais qu'est-ce que ça veut dire? Imaginez un voyageur dans un aéroport. Même en étant pressé, il ne peut courir plus vite qu'une certaine vitesse limite à cause du poids de ses bagages. Comment fait-il pour aller plus vite? Il court sur les immenses tapis roulants de l'aéroport. Sa vitesse effective dépasse sa vitesse limite à cause du sol qui se déplace sous ses pieds. De manière analogue, pourrait-on déformer l'espace sous un vaisseau spatial pour lui permettre de dépasser sa vitesse limite, la vitesse de la lumière? Après tout, après le Big Bang, l'espace-temps ne se serait-il pas déjà dilaté plus vite que la vitesse de la lumière?

D'un point de vue théorique, c'est peut-être possible! En 1994, Miguel Alcubierre, un physicien mexicain, inventa un modèle mathématique cohérent avec les équations d'Einstein permettant de déformer l'espace-temps autour d'un vaisseau pour le propulser (de manière analogue au tapis roulant de notre voyageur dans l'aéroport) (son article ici!). Dans cette théorie, le moteur du vaisseau contracterait l'espace à l'avant du vaisseau et l'allongerait derrière (image ici!). Cette distorsion formerait une «vague» dans l'espace-temps sur laquelle le vaisseau «surferait».

Comme un voyageur se tenant sur un tapis roulant, le vaisseau resterait immobile dans l'espace alors que l'espace lui-même se déplacerait en-dessous de lui. Génial! Le seul ennui est que toute cette théorie est très spéculative. Elle suppose l'existence de particules exotiques encore jamais observées (avec une masse négative) et une quantité colossale d'énergie.

Malgré tout, la NASA s'intéresse de près à cette théorie de distorsion. Un chercheur en particulier, Harold «Sonny» White, du NASA Johnson Space Center est très actif dans le domaine. Selon lui, «un tel système de propulsion pourrait permettre à un vaisseau d'atteindre Alpha du Centaure en deux semaines malgré les 4,3 années-lumières qui nous séparent» [1].

White a imaginé de nouvelles géométries pour générer la distorsion. Il pense avoir grandement facilité la faisabilité du dispositif imaginé par Alcubierre et diminué drastiquement l'énergie requise pour créer une distorsion. Dans son laboratoire, il tente actuellement de mesurer de minuscules bulles de distorsion grâce à son interféromètre White-Juday à distorsion de champ. Il affirme que «[s]es découvertes permettent de faire passer un tel projet d'impraticable à plausible et méritent de plus amples recherches» [2]. Il s'agit encore d'expériences à petite échelle, mais c'est un pas dans la bonne direction.

Pour l'instant, toutes ces théories ne sont que de la science fiction puisqu'aucune expérience n'a encore démontré la faisabilité de ces techniques. Mais, la science fiction n'est-elle pas la science de demain? L'auditoire de Star Trek dans les années soixante considérait toutes les communications sans fil de l'équipage comme de la pure science fiction. Un demi-siècle plus tard, nous sommes tous équipés d'un téléphone intelligent.

Continuons de rêver et nous verrons bien!