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Hyper Espace
L'hyperespace (ou hyper-espace) est un moyen de transport fictif utilisé en science fiction. Ce moyen a été imaginé à partir des trous de ver issues des équations d'Einstein et N. Rosen.
On appelle hyperespace un espace de dimension supérieure à trois dans lequel serait plongé l'espace tel qu'on le connaît. En science-fiction, certaines technologies permettent de passer de l'espace normal à l'hyperespace pour aller d'un point à un autre de l'espace réel en parcourant une distance plus courte. Ce procédé est vaguement inspiré de la relativité générale.

  Définition
Un trou de ver est une singularité de l'espace-temps, qui relie deux parties de l'espace par un autre chemin que ceux possibles dans l'espace en 3 dimensions. Cependant, les principes relativistes dont découle le trou de ver demandant un espace à plus de 3 dimensions difficiles a interpréter et appréhender par les auteurs et les lecteurs. Afin de ne pas perturber le lecteur avec ces considérations différents auteurs de science fictions développèrent un outil narratif pour le simplifier, l'hyperespace. Le passage entre les deux extrémités du trou de vers se retrouve dans un espace parallèle l'hyperespace. Il a pour principal caractéristique de permettre les voyages à des vitesses supraluminiques.
L'hyperespace est donc née d'un besoin narratif de justifier des voyages spatiaux courts tous en s'accommodant de la théorie de la Relativité restreinte.

L'hyperespace comme moyen de transport

Dans la série Stargate, l'hyperespace est utilisé comme moyen de transport supraluminique. En effet, selon la relativité restreinte formulée par Einstein, aucune particule pourvue de masse ne peut atteindre la vitesse de la lumière, car il lui faudrait pour cela acquérir une énergie infinie ; or :
la quantité totale d'énergie dans l'Univers, bien que considérable, est finie et fixe, on ne peut la faire changer, car cela violerait le premier principe de la thermodynamique.
si un objet arrivait malgré tout à rassembler une énergie infinie, il acquerrait par là une masse infinie, selon l'équation E=mc² (là aussi édictée par Einstein), impossible à déplacer.
L'hyperespace étant considéré comme un espace différent de l'espace conventionnel du point de vue des règles de la physique, les créateurs de la série ont utilisé cette notion pour imaginer un système de transport utilisant l'hyperespace.
                 

                   
                                                                                   Voyage dans l' Hyper - Espace

Pour utiliser l'hyperespace, il faut tout d'abord y entrer. Pour cela, il faut générer une fenêtre d'hyperespace, c'est-à-dire déformer l'espace-temps conventionnel, au point de créer une zone qui permet d'accéder à l'hyperespace. Cette fenêtre d'hyperespace est visible sous la forme d'une sorte de nébuleuse très localisée. Une fois la fenêtre créée, le vaisseau spatial doit accélérer brusquement vers cette fenêtre, laquelle hape le vaisseau et se referme. En hyperespace, le vaisseau se déplace grâce à un générateur d'hyperpropulsion, qui sert également à créer la fenêtre. Pour sortir de l'hyperespace, il faut recréer une fenêtre à l'avant du vaisseau, fenêtre que le vaisseau traverse pour revenir en espace conventionnel. Pour déterminer la trajectoire en hyperespace, ainsi que les positions des fenêtres, il faut entrer les coordonnées dans l'espace du point d'arrivée relativement au point de départ dans le système qui gère l'hyperpropulsion.
Un générateur d'hyperpropulsion est très complexe et demande beaucoup d'énergie, ce qui explique que seules les races technologiquement avancées, telles que les Goa'ulds ou les Asgards, arrivent à en construire, bien que les terriens arrivent à en produire, mais en petite quantité; de plus, l'énergie demandée exige de maitriser la technologie des réacteurs à naquadah ou à naquadriah. Les Réplicateurs ont aussi appris cette technologie en perçant les défenses informatiques des Asgards.
Les vaisseaux possédant l'hyperpropulsion sont principalement utilisés lorsque le voyage ne peut être fait par la porte des étoiles, parce qu'il y a trop de troupes ou de matériel à transporter, ou parce qu'il n'y a pas de porte utilisable pour ce trajet, ou tout simplement pour déplacer ces mêmes vaisseaux.
                              

L'hyperpropulsion fonctionnant sur une déformation de l'espace-temps, celle-ci peut-être perturbée par l'environnement spatio-temporel. Ainsi, le Prométhée traversa un jour un trou noir alors qu'il était en hyperespace, ce qui eu pour effet de griller le générateur et de rendre instable le réacteur à naquadriah. Celui-ci dû alors être éjecté dans l'espace avant son explosion[1]. De même, à proximité d'un trou noir, l'ouverture d'une fenêtre hyperespace est impossible.
Il semblerait que les appareils qui permettent le maintien et la sortie d'un vaisseau de l'hyperespace soient différents de ceux qui permettent son entrée ; en effet, dans les épisodes 4x22 et 8x01, les cristaux contrôlant l'hyperespace grillent en cours de voyage, mais le vaisseau ne sort pas d'hyperespace pour autant, même si, une fois en espace conventionnel, il doit subir des réparations pour retourner en hyperespace. La sortie d'hyperespace avec ces appareils hors service se repère grâce à une modification de l'aspect visuel de la fenêtre.
Enfin, l'hyperespace demandant une énergie considérable, les vaisseaux qui s'y trouvent sont souvent obligé de couper tous les systèmes gourmands en énergie, c'est-à-dire l'armement et la plupart des boucliers, ce qui rend les vaisseaux vulnérables pendant un bref laps de temps à la sortie de l'hyperespace. En revanche, certains systèmes de détection et de communication fonctionnent aussi bien en hyperespace qu'en espace conventionnel, permettant à un vaisseau en hyperespace de communiquer avec d'autres situés en espace conventionnel.

                                
                                                 Schéma d'un trou de ver de masse négative et de l'hyperespace.

Espace-temps

La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et du temps telle qu'elle avait été définie par la théorie de la relativité restreinte d'Albert Einstein. Celui-ci avait publié en 1905 un article consacré aux lois fondamentales de l'électromagnétisme Sur l'électrodynamique des corps en mouvement.
Cette théorie est un des grands bouleversements survenus au début du XXe siècle dans le domaine de la physique. (Voir aussi le problème de « l'éther »).
Le temps dépend du référentiel dans lequel il est mesuré et n'est donc pas absolu. Il en va de même pour l'espace. La longueur d'un objet peut être différente selon le référentiel de mesure.
Dans l'état actuel des connaissances, seul l'espace-temps comme concept unifié, qui est mathématiquement un espace de Minkowski, existe dans l'absolu, tandis que ses composantes d'espace et temps en sont des aspects qui dépendent du point de vue (référentiel).
Le rapport entre les mesures d'espace et temps donné par la constante universelle c (vitesse de la lumière dans le vide) permet de décrire une distance d en terme de temps : d = ct avec t le temps nécessaire à la lumière pour parcourir d. Le Soleil est à 150 millions de kilomètres c'est-à-dire à 8 minutes-lumière de la Terre. En disant « minutes-lumière », on parle d'une mesure de temps multiplié par c, et on obtient une mesure de distance, dans ce cas-ci, des kilomètres. Autrement dit c sert à convertir des unités de temps en unités de distance. Kilomètres et minutes-lumière sont donc deux unités de mesure de distance.
Ce qui unifie espace et temps dans une même équation, c'est que la mesure du temps peut être transformée en mesure de distance (en multipliant t, exprimé en unités de temps, par c), et t peut donc de ce fait, être associé aux trois autres coordonnées de distance dans une équation où toutes les mesures sont en unités de distance. En ce sens on pourrait dire que le temps, c'est de l'espace
                    
                    
                                          Illustration de l'influence d'une masse (ici, la Terre) sur l'espace-temps

Trou noir

En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. De tels objets n’émettent donc pas de lumière et sont alors noirs. Les trous noirs sont décrits par la théorie de la relativité générale. Ils ne sont pas directement observables, mais plusieurs techniques d’observation indirecte dans différentes longueurs d’onde ont été mises au point et permettent d’étudier les phénomènes qu’ils induisent sur leur environnement. En particulier, la matière qui est happée par un trou noir est chauffée à des températures considérables avant d'être engloutie et émet de ce fait une quantité importante de rayons X. Ainsi, même si un trou noir n'émet pas lui-même de rayonnement, il peut néanmoins être détectable par son action sur son environnement. L'existence des trous noirs est une certitude pour la quasi-totalité de la communauté scientifique concernée (astrophysiciens et physiciens théoriciens).
Un trou noir possède une masse donnée, concentrée en un point appelé singularité gravitationnelle. Cette masse permet de définir une sphère appelée horizon du trou noir, centrée sur la singularité et dont le rayon est une limite maximale en deçà duquel le trou noir empêche tout rayonnement de s’échapper. Cette sphère représente en quelque sorte l’extension spatiale du trou noir. Pour un trou noir de masse égale à la masse du Soleil, son rayon vaut environ 3 kilomètres[1]. À une distance interstellaire (en millions de kilomètres), un trou noir n’exerce pas plus d’attraction que n’importe quel autre corps de même masse ; il ne s’agit donc pas d’un « aspirateur » irrésistible. Par exemple, si le Soleil se trouvait remplacé par un trou noir de même masse, les orbites de ses planètes resteraient inchangées.
Il existe plusieurs sortes de trous noirs. Lorsqu’ils se forment à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile, on parle de trou noir stellaire. Quand on les trouve au centre des galaxies, ils ont une masse pouvant aller jusqu’à plusieurs milliards de masses solaires et on parle alors de trou noir supermassif (ou trou noir galactique). Entre ces deux échelles de masse, on pense qu’il existe des trous noirs intermédiaires avec une masse de quelques milliers de masses solaires. Des trous noirs de masse bien plus faible, qui auraient été formés au début de l’histoire de l’univers, au Big Bang, sont aussi envisagés, et sont appelés trous noirs primordiaux. Leur existence n’est, à l’heure actuelle, pas confirmée.
Il est impossible d’observer directement un trou noir. Il est cependant possible de déduire sa présence par son action gravitationnelle sur son environnement, notamment au sein des microquasars et des noyaux actifs de galaxies, où de la matière à proximité tombant sur le trou noir va se trouver considérablement chauffée et émettre un fort rayonnement X. Les observations permettent ainsi de déceler l’existence d’objets massifs et de très petite taille.
Les seuls objets que ces observations impliquent et qui sont compatibles dans le cadre de la relativité générale sont les trous noirs.

                 

Image simulée d’un trou noir stellaire situé à quelques dizaines de kilomètres d’un observateur et dont l’image se
dessine sur la voûte céleste dans la direction du Grand Nuage de Magellan. L’image de celui-ci apparaît dédoublée
sous la forme de deux arcs de cercle, en raison de l’effet de lentille gravitationnelle fort. La Voie lactée qui apparaît en haut de l’image est également fortement distordue, au point que certaines constellations sont difficiles à reconnaître, comme par exemple la Croix du Sud (au niveau de l’étoile orange lumineuse, Gacrux, en haut à gauche de l’image) dont la forme de croix caractéristique est méconnaissable. Une étoile relativement peu lumineuse (HD 49359, magnitude apparente 7,5) est située presque exactement derrière le trou noir. Elle apparaît ainsi sous la forme d’une image double, dont la luminosité apparente est extraordinairement amplifiée, d’un facteur d’environ 4 500, pour atteindre une magnitude apparente de -1,7. Les deux images de cette étoile, ainsi que les deux images du Grand Nuage sont situées sur une zone circulaire entourant le trou noir, appelée anneau d’Einstein.

Paradoxe temporel

Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un raisonnement qui, bien que sans faille apparente, aboutit à une absurdité, ou encore, une situation qui contredit l'intuition commune.Le principe de causalité en science veut que tout événement soit précédé d'une cause. Et si à l'échelle microscopique certains phénomènes en physique quantique n'ont pas de cause, même la physique quantique n'autorise pas une cause à avoir lieu après son effet.
En introduisant la notion de voyage dans le temps (on ne parle ici que du voyage vers le passé : le voyage vers le futur est sans intérêt pour cette discussion), il en résulte deux possibilités de violer ce principe, et donc ainsi de créer des paradoxes temporels :un phénomène n'a pas de cause, cette cause étant placé dans le futur a disparu du fait de la modification de celui-ci (paradoxe du grand-père), et  un phénomène est sa propre cause, c’est-à-dire que la modification amenée au temps va créer les causes de cette même modification (paradoxe de l'écrivain).
Ces deux paradoxes offrent deux théories du temps a priori inconciliables : en effet, suivant que l'on retient le premier type de paradoxe ou le second, on peut ou on ne peut pas modifier le passé. Certains auteurs n'ont pas toujours appréhendé l'existence de ces deux types, ce qui nous amène à un troisième paradoxe où les deux types sont mis en œuvre dans un même récit (par manque de cohérence ou par licence artistique). On verra différentes explications des paradoxes par la structure prêtée à l'univers pour autoriser l'un ou l'autre de ces paradoxes. Ces structures sont superposées par les auteurs mêlant les deux types.

Les réponses des physiciens

Le voyage dans le temps est en physique un concept très spéculatif; en fait la possibilité théorique d'un tel voyage n'est pas exactement réfutée, mais même si la possibilité existait les solutions sont d'une complexité rebutante.
Deux scientifiques ont proposé des solutions pour résoudre les paradoxes:
Stephen Hawking, avec sa conjecture de protection chronologique, postule que l'impossibilité du voyage dans le temps est une loi de l'univers, et qu'elle pourra être démontrée
le principe de cohérence de Novikov explique que les événements modifiés par un voyage dans le temps ne peuvent se contredire.

Paradoxe du grand-père

Si un voyageur temporel rencontre son propre grand-père, qui n'a alors pas encore eu d'enfant, et le tue, alors ce voyageur ne peut pas exister. Mais si on fait cesser d'exister le voyageur, personne n'a tué son grand-père. La solution la plus courante à ce paradoxe est l'introduction d'un multivers.

Solutions en science-fiction

Le premier paradoxe est toujours présenté comme le plus grand risque du voyage dans le temps. Il y a globalement deux voies pour s’en sortir :
La première consiste à faire reposer cette responsabilité sur le voyageur : à charge pour lui d’éviter de créer tout paradoxe. Les conséquences de la création d’un paradoxe sont souvent floues, mais toujours effrayantes, pouvant aller jusqu’à la destruction de l’Univers. (par exemple dans Retour vers le futur) En revanche, tant qu'on ne provoque pas de paradoxe, il est parfaitement autorisé de modifier radicalement l'histoire.
La seconde issue est d’adopter l’hypothèse du multivers.
On trouve cette hypothèse chez les X-Men. Rachel Summers envoya l’esprit de son amie Kitty Pryde dans le passé pour empêcher les événements survenus avant sa naissance et ayant abouti à la dictature des robots sentinelles. La mission réussit, mais Rachel voit son environnement inchangé. Elle se rend alors elle-même dans le passé.
Elle comprend alors que le passé qu’elle a sauvé de la dictature des sentinelles est celui d’un autre univers. Elle ne peut rien faire là-bas pour modifier le passé de son univers. En revanche quand elle retourne dans son propre univers, elle emmène avec elle des amis qui l’aident à renverser les sentinelles. Mais comme elle est retourné dans son univers à une date postérieure à celle de son départ, Rachel n’a violé la causalité à aucun moment.
On trouve une voie intermédiaire dans laquelle il n’existe pas de multivers mais où les voyageurs venus du futur ne sont pas affectés par ce qui pourra advenir dans le futur à cause de leurs actions. C’est la solution adoptée par exemple dans Terminator 2 : Le Jugement dernier.
Le Terminator provoque la destruction dans l'œuf du projet qui lui a donné naissance. Dans La Patrouille du temps, le professeur explique ce phénomène ainsi : même si vous tuez votre grand-père avant qu'il n'ait d'enfants, le fait de commettre cet acte fait que vous existez dans l'espace-temps, peu importe le fait que dans la réalité en place vous ne soyiez jamais né. Une dernière solution consiste à déclarer qu'il n'existe qu'une seule trame temporelle. Dans ce cas, toutes les actions du voyageur temporel auront en fait eu lieu dans ce qui était le passé avant son voyage (il peut en être plus ou moins conscient). Bien sûr, le paradoxe du grand-père ne peut survenir dans ce cas, qui est aussi le seul à permettre le paradoxe de l'écrivain. Le film L'Armée des douze singes suit non seulement cette voie, mais insiste particulièrement pour le faire sentir au spectateur, en même temps que le héros lui-même prend conscience de son impuissance à changer ce qui était le passé quand il est né.
La solution du multivers a l’avantage de résoudre tous les problèmes logiques et même physiques (la conservation de la masse se fait à l’échelle du multivers et la causalité est respectée, si l’on considère que le temps du multivers ne correspond pas aux même dates dans tous les univers). Mais elle est moins intéressante pour de nombreux auteurs puisqu’elle interdit de modifier son propre passé.
Le cas du paradoxe de l'écrivain est plus étrange : dans l’hypothèse du multivers, il est évidemment exclu. Qu’en est-il chez les auteurs ne considérant qu’un seul univers ?
Eh bien ce paradoxe est souvent autorisé, si douteux soit-il d’un point de vue logique. Prenons l’exemple d’Harry Potter et le Prisonnier d'Azkaban : Harry survit à sa rencontre avec les détraqueurs parce qu’un homme a lancé un sort pour les mettre en fuite. Il fait ensuite un saut de quelques heures dans le passé. Au cours de ce saut, il lance le sort qui lui a sauvé la vie. Tout semble cohérent. Sauf que sa mort face aux détraqueurs, entraînant l’absence de voyageur temporel, serait aussi une solution cohérente.
Finalement, l’utilisation de boucles de causalité apparaît comme une licence poétique accordée à la plupart des auteurs utilisant le voyage dans le temps.
Certains auteurs s’autorisent à passer d’une voie à l’autre. Par exemple, parmi les solutions proposées, on observe que les deux premiers films de la série des Terminator emploient chacun une solution différente (et donc, le premier film s'achève en un paradoxe de l'écrivain, le deuxième en un paradoxe du grand-père).
D'autres auteurs adoptent complètement l'idée du multivers, en l'agrémentant d'autres possibilités offertes par les univers parallèles. Par exemple un voyageur temporel se retrouve dans un autre univers, mais pas un univers identique au sien avant la date de son arrivée dans cet univers: un autre univers du multivers d'Everett, qui s'est différencié de son univers suite à un phénomène de physique quantique.

Univers parallèle

On nomme univers parallèle, ou monde parallèle un univers séparé du notre possédant ses propres dimensions d'espace et de temps.
Il peut s'agir d'un univers engendré par des phénomènes physiques hypothétiques, ou dans les œuvres de fiction par une modification arbitraire d'un événement. Selon les œuvres de fiction, ces univers sont décrits pour eux-mêmes ou en les faisant interragir avec l'univers principal.

Hypothèse d'Everett

Hugh Everett a proposé une interprétation de la fonction d'onde en mécanique quantique : pour lui, cette fonction décrit la réalité, et toute la réalité. Cette approche permet de décrire séparément les deux états simultanés et leur donne une double réalité qui semblait avoir disparu, dissoute dans le paradoxe (plus exactement plusieurs "réalités" dans autant d'univers distincts - et ne pouvant guère qu'interférer légèrement une fois séparés). Il convient de noter que cette interprétation ne se prononce pas sur la question de savoir s'il y a duplication de la réalité (many-worlds) ou duplication au contraire des observateurs de cette même réalité (many-minds), puisqu'elles ne présentent pas de différence fonctionnelle.
Malgré sa complexité et les doutes sur sa réfutabilité, cette interprétation est utilisée en physique au même titre que celle de la décohérence et celle de Copenhague, et présente ainsi les lois quantiques comme exactes et complètes, plutôt que simplement statistiques.
L'utilisation de l'adjectif parallèle est ici légèrement impropre, puisque de tels univers ont justement au moins un point commun dans leur passé. Il serait plus correct de parler d'univers divergents.

Explication vulgarisée

Dans la trilogie À la croisée des mondes, les univers parallèles au sens d'Everett jouent un rôle majeur. Un des personnages explique donc comment se produit la séparation entre les univers:
« Car ce monde, comme tous les autres univers, est né du résultat des probabilités. Prenons l'exemple du jeu de pile ou face : la pièce que tu lances peut retomber sur pile ou sur face, mais on ne sait pas à l'avance de quel côté elle va tomber. Si c'est sur face, ça veut dire que la possibilité qu'elle tombe sur pile a échoué. Mais juste avant qu'on la lance, les deux probabilités ont la même chance.
Si, dans un autre monde, la pièce tombe sur pile à ce moment-là, les deux mondes se séparent. J'utilise l'exemple de pile ou face pour que ce soit plus clair. En réalité, ces échecs de probabilités se produisent au niveau des particules élémentaires. »

Univers "miroir

L'énigme de l'antimatière (« pourquoi n'y a-t-il pas d'antimatière dans l'univers ? », ou en d'autres termes « pourquoi est-ce la matière qui l'a emporté sur l'antimatière ? ») a également débouché pour quelques-uns sur l'hypothèse d'un univers parallèle. La physique avance la raison de la violation de la symétrie CP, tandis que la métaphysique invoque le principe anthropique, mais aucune n'explique de cause fondamentale de cette asymétrie entre matière et antimatière, puisque si la matière et l'antimatière sont nées de la même énergie mère, on les imaginerait au contraire créées en proportions égales, l'univers n'ayant pas de préférence.
Le physicien soviétique Andrei Sakharov émit alors en 1967 l'hypothèse de l'existence d'un univers parallèle, où de manière symétrique l'antimatière prédominerait sur la matière. La partition de l'univers fondamental en deux univers parallèles dans lesquels prédominerait la matière pour l'un et l'antimatière pour l'autre pourrait ainsi réconcilier logique et expérience. Cet univers jumeau serait CPT-symétrique par rapport au nôtre, c'est-à-dire que non seulement la matière y serait remplacée par l'antimatière (symétrie C), mais également la flèche du temps y serait renversée (symétrie T) et serait géométriquement inversé par rapport au nôtre (symétrie P). Cette hypothèse n'a débouché que sur peu de travaux scientifiques, (Jean-Pierre Petit et Gabriel Chardin l'ont tout de même explorée) mais a été un thème assez employé en science-fiction (voir ci-dessous).

En pataphysique

Les univers parallèles de la 'pataphysique ne sont pas des univers différents, mais des approches différentes de notre univers. Par définition, la 'pataphysique tend à expliquer « l'univers supplémentaire à celui-ci; ou moins ambitieusement décrire un univers que l'on peut voir et que peut-être l'on doit voir à la place du traditionnel ». Alfred Jarry, inventeur du terme même de ’pataphysique, en donne un exemple, dans la bouche du Docteur Faustroll : « La science actuelle se fonde sur le principe de l'induction : la plupart des hommes ont vu le plus souvent tel phénomène précéder ou suivre tel autre, et en concluent qu'il en sera toujours ainsi. […] Au lieu d'énoncer la loi de la chute des corps vers un centre, que ne préfère-t-on celle de l'ascension du vide vers une périphérie, le vide étant pris pour unité de non-densité, hypothèse beaucoup moins arbitraire que le choix de l'unité concrète de densité positive eau? »

En fiction

Les auteurs ont exploité les différents types d'univers parallèles dans leurs scénarios:

Dimensions supplémentaires

On appelle parfois une "autre dimension" un univers qui existe en même temps que l'univers connu, sans aucun lien entre les événements entre les deux univers. L'idée est d'introduire une coordonnée, et donc une dimension d'espace supplémentaire. En se déplaçant suivant cette quatrième dimension, on accède à un univers différent. D'où l'abus de langage consistant à appeler cet univers une autre dimension.

Univers parallèles au sens d'Everett

On les trouve par exemple dans la trilogie À la croisée des mondes; dans ce roman, l'auteur précise explicitement que les différents univers résultent des processus quantiques. C'est également le cas dans Le Guide du routard galactique, quoique l'auteur tourne en dérision l'idée d'expliquer comment une interaction d'un neutrino a pu changer le destin d'un univers (l'auteur précise que le neutrino est bien la cause, mais que les historiens préfèrent flemmarder que d'expliquer pourquoi). Frederik Pohl développe également les univers parallèles issus de la physique quantique dans "l'avènement des chats quantiques".
Généralement, la construction d'un univers parallèle par l'auteur est l'occasion de mettre les univers en rapport, par exemple en faisant voyager un personnage d'un univers à l'autre.
Certains "univers parallèles" apparaissant dans les œuvres de fiction sont assez difficiles à classer comme des univers parallèles au sens d'Everett. Par exemple, dans les Marvel Comics, on aurait du mal à expliquer avec un événement à l'échelle quantique la divergence entre la réalité du Mutant X et l'univers d'origine d'Havok, qui se trouve piégé dans cette réalité.

Univers miroir

Reprise de la théorie de Sakharov, l'idée d'un univers miroir fait d'antimatière a inspiré certains auteurs de science-fiction. Mais l'inversion ne s'arrête pas là, car dans l'univers DC Comics, l'inversion des charges de la matière conduit aussi à celle des rôles des personnages, fictifs comme réels : dans l'univers d'antimatière, Lex Luthor défend le monde contre des criminels comme Ultraman, l'équivalent de Superman, et Christophe Colomb est un américain qui a découvert l'Europe.
Le nom d'univers "miroir" pourrait aussi être utilisé pour désigner l'univers que parcourt Alice dans De l'autre côté du miroir. Cet univers est inversé d'une manière absurde (il faut courir pour rester au même endroit, ne pas bouger pour se déplacer). Le roman de Lewis Caroll étant antérieur à la découverte de l'antimatière, certains physiciens ont justement employé Alice comme métaphore pour décrire l'univers d'antimatière.
On peut citer aussi le "Mirror univers" de Star Trek qui, bien que présentant une situation diamétralement opposée lors de ces premières apparitions à l'écran, a la possibilité d'évoluer indépendamment de l'univers "nominal", sans influence de celui-ci et donc sans rester réellement un "univers inversé". Celui-ci n’est d’ailleurs, dès le début, pas une « inversion totale » contrairement à celui de DC Comics.

Univers divergents par changement du passé

Dans les œuvres de fiction autorisant le voyage dans le temps, un des modes de résolution des paradoxes temporels est de décider que le voyageur temporel se retrouve après son voyage dans un univers parallèle.
Certains vulgarisateurs scientifiques évoquent ce type d'univers quand ils évoquent la possibilité du voyage dans le temps. Généralement, l'univers est identique à l'univers d'origine du voyageur, jusqu'au point d'intervention du voyageur.
Par exemple le jeu vidéo "Freedom Fighter" nous montre une déformation temporelle qui crée une nouvelle réalité, ici ce ne sont plus les américains qui ont gagné la guerre froide mais les russes. Le jeu montre l'invasion des états-unis par les russes en l'an 2003. Ce genre de déformation temporelle s'appelle, un Paradoxe temporelle.

Combinaison des deux possibilités précédentes

Certains auteurs choisissent d'envoyer les voyageurs temporels dans des univers parallèles ayant divergé avant même l'arrivée du voyageur. C'est par exemple le sort de Rachel Summers, qui voyageant dans le passé pour tenter d'empêcher la mise en place de la dictature des sentinelles, arriva dans un univers parallèle où ses parents n'ont jamais eu d'enfant ensemble, et cela était provoqué par des événements antérieurs à son intervention.

Hyperespace

On appelle hyperespace un espace de dimension supérieure à trois dans lequel serait plongé l'espace tel qu'on le connaît. En science-fiction, certaines technologies permettent de passer de l'espace normal à l'hyperespace pour aller d'un point à un autre de l'espace réel en parcourant une distance plus courte. Ce procédé est vaguement inspiré de la relativité générale.

La quatrième dimension

Au début du siècle dernier, l’univers était considéré comme identique d’un bout à l’autre du cosmos. Un mètre sur terre était forcément égale à un mètre à l’autre bout de l’univers, comme une seconde restait toujours une seconde quel que soit l'observateur. L’espace possédait 3 dimensions: la hauteur, la largeur et la profondeur. Mais au cours du 20 ème siècle, on va se rendre compte que l’univers n’est pas aussi simple qu’il y paraît et que notre compréhension va se heurter à une autre dimension: la Quatrième, l’espace-temps. Un petit retour en arrière s’impose:  

                                                                         
                                                                             Effet visuel de 4 dimensions

La vitesse finie de la lumière

C’est en 1889 qu’un physicien américain, Albert Michelson, en mesurant la vitesse de la lumière découvrit une chose étonnante. Quelle que soit la vitesse de l'observateur, la lumière ira toujours à 300 000 km/s. Pour expliquer cela prenons un exemple:
Vous roulez avec votre voiture sur une route à 100 km/h et vous croisez un autre véhicule en sens inverse, roulant également à 100 km/h. De votre point de vue, vous voyez passer l'autre voiture à 200 km/h. Vous avez en toute logique (du moins vous le pensez) additionnez les deux vitesses des voitures.
Remplaçons maintenant, les deux voitures par deux rayon lumineux. La lumière est composée de photons allant à 300 000 km/s. Si on suit le même raisonnement que précédemment, un photon croisant un autre photon devrait avoir l'impression de le croiser à 600 000 km/s. Or il n'en est rien, Albert Michelson a démontré que les photons se croiseront à 300 000 km/s.
Cependant dans la vie de tous les jours, on peut continuer à additionner les vitesses tant les écarts sont faibles. Mais à de très grandes vitesses (proche de la lumière), il est "interdit" d'additionner ou de soustraire les vitesses.
Cependant, si pour vous, la vie est faite de précision, voici la formule qui vous permettra de calculer la vitesse relative des deux voitures:

La relativité générale

En 1913, Albert Einstein, grâce à la relativité restreinte, inventa une nouvelle théorie pour expliquer la gravitation. Il découvrit que les corps massifs comme la terre ou le soleil agissent sur le cadre de l'espace-temps.
Ainsi la masse du soleil déforme l'espace et le temps autour de lui en le creusant comme une bille de métal sur un tissu élastique.
Les planètes, qui tournent autour de lui, vont en réalité en ligne droite. Mais étant obligées de suivre les lignes d'espace, elles parcourent ainsi une trajectoire circulaire tout comme le cycliste qui sans changer de direction épouse les virages relevés de la piste du vélodrome.
Ceci n'est qu'une métaphore, la piste n'a que deux dimensions, l'espace-temps en possède quatre et nous sommes bien incapables d'imaginer quatre dimensions courbées. Plus la masse est importante, plus le "creux" est profond, plus l'espace se rétrécit et moins le temps passe vite.
Albert Einstein démontra également que les distorsions gravitationnelles ne sont pas instantanées mais vont à la vitesse de la lumière. Si le soleil disparaissait tout d'un coup, les conséquences gravitationnelles se feraient sentir sur terre que 8 minutes plus tard, en même temps que parviendrait l'information visuelle.
Comme une masse déforme l'espace-temps, celui-ci change le mouvement de la masse, ce changement de mouvement affecte de nouveau l'espace-temps et ainsi de suite. Par ce raisonnement et le truchement de ses équations, Einstein put décrire l'évolution de l'univers. Il en vînt à la conclusion que l'univers doit changer de taille avec le temps. Et si on remontait dans le temps, on verrait l'univers devenir de plus en plus petit pour ne devenir qu'un seul point. 
C'est la théorie du big-bang La déformation du temps et de l'espace est donc la conséquence de deux phénomènes: la vitesse et la quantité de masse. Cependant ces effets ne nous sont pas perceptibles dans la vie de tous les jours. Pour que ça soit le cas il faut que les vitesses et les masses mis en jeu soit considérables.
Pour que le temps ralentit d'une façon mesurable il faut que la vitesse soit au moins égale à un 1/10ème de celle de la lumière. Ce temps qui est élastique, n'est pas un temps abstrait.
C'est le temps physique, celui qui contrôle le vieillissement de nos corps: deux personnes peuvent bel et bien vieillir à des rythmes différents si leur milieux diffèrent
La déformation de l'espace par une masse a été vérifié en 1919, lors d'une éclipse du soleil. Des mesures ont permis de montrer que les rayons d'une étoile située en arrière plan de l'éclipse ont bel et bien été déviés par la masse imposante du soleil. Ce qui a validé la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein.
Quant à la dilatation du temps elle a été vérifiée dans les années 60 en synchronisant deux horloges atomiques. L'une d'elles a été placé dans un avion de la NASA volant à très grandes vitesses. Revenue sur terre, l'horloge de l'avion retardait d'une fraction de seconde par rapport à l'autre restée sur terre...

Vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière (fixée à 299 792 458 m/s en 1983 par le bureau international des poids et mesures, en redéfinissant le mètre) est une constante physique dont une valeur précise est obtenue expérimentalement dès le XVIIe siècle par l'astronome danois Ole Christensen Rømer : en 1676, il propose une solution à un problème rencontré par Cassini, qui observe un retard de quinze minutes dans l'occultation prédite d'Io, un satellite de Jupiter. Rømer attribue ce retard à un allongement de la distance Terre-Io de l'ordre du diamètre de l'orbite terrestre, une distance suffisante pour influencer de façon notable le parcours de la lumière. La vitesse de la lumière fut alors estimée à 200 000 kilomètres par seconde, environ 35 % en dessous de sa vraie valeur du fait des incertitudes de l'époque sur la taille de l'orbite de la Terre. Cependant, Cassini émit des doutes sur la validité des résultats de son collègue. James Bradley proposa ensuite une estimation à 300 000 km/s (l'Expérience de Fizeau est la première mesure non astronomique et donne un résultat du même ordre : 315 000 km/s). Ces premiers essais expérimentaux reposaient en outre sur l'étalon-mètre, une source d'erreur supplémentaire. Plus tard, la problématique sera inversée lorsque le mètre sera défini à partir de la célérité c (vitesse de la lumière dans le vide), ce qui ne fut possible que lorsqu'une précision suffisante dans la détermination de c eut été atteinte. Aujourd'hui, la vitesse de la lumière constitue l'un des piliers de la physique théorique contemporaine.

La vitesse de la lumière dans le vide

D'après les théories de la physique moderne, et notamment les équations de Maxwell, la lumière visible et toutes les ondes électromagnétiques ont une vitesse constante dans le vide, la vitesse de la lumière.
On la considère donc comme une constante physique notée c (du latin celeritas, « vitesse »). Mais elle n'est pas seulement constante (pense-t-on) en tous les endroits (et à tous les âges) de l'univers (principes cosmologiques faible et fort, respectivement) ; elle l'est également d'un repère inertiel à un autre (principe d'équivalence restreint). En d'autres termes : quel que soit le repère inertiel de référence d'un observateur ou la vitesse de l'objet émettant la lumière, tout observateur obtiendra la même mesure.
Aucun objet matériel ni aucun signal ne peut voyager plus vite que c dans le cadre des théories existantes. Seuls peuvent « voyager » plus vite que c (à vitesse dite supraluminique) des fronts virtuels (l'ombre portée à grande distance d'un objet en rotation, par exemple), et on ne peut pas s'en servir pour transmettre un signal, ni de l'énergie. Ce ne sont en fait même pas des objets à proprement parler.
L'expérience d'Alain Aspect montre qu'un observateur peut être informé instantanément, par une mesure sur une particule proche, de l'état d'une particule lointaine, mais il n'y a pas là non plus de réelle transmission de signal.
La vitesse de la lumière dans le vide est notée c :

c = 299 792 458 mètres par seconde

Constance de la valeur

Cette valeur est exacte par définition. En effet, depuis 1983, le mètre est défini à partir de la vitesse de la lumière dans le vide dans le système international d'unités, comme étant la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299792458 de seconde. Ce qui fait que le mètre est aujourd'hui défini par la seconde, via la vitesse fixée pour la lumière.
On pourrait objecter que la constance de la vitesse de la lumière quelle que soit le direction, pilier de la physique, résulte de la construction de la notion de longueur. Cette objection est fausse parce que le choix d'une définition du mètre basée sur la seconde et la lumière est en
fait une conséquence de la confiance absolue des physiciens en la constance de la vitesse de la lumière ; cette confiance était exprimée alors que la définition du mètre de 1960 reposait sur un phénomène radiatif indépendant de celui définissant la seconde.

Interaction de la lumière avec la matière 

La vitesse de la lumière est toujours inférieure à c dans un milieu qui contient de la matière, cela d'autant plus que la matière est plus dense ;
Dans un milieu dit biréfringent, la vitesse de la lumière dépend aussi de son plan de polarisation ;
La différence de vitesse de propagation de la lumière dans des milieux différents est à l'origine du phénomène de réfraction. Cependant, la vitesse de la lumière, sans autre précision, s'entend généralement pour la vitesse de la lumière dans le vide. À noter que si aucun objet ne peut dépasser la vitesse de la lumière dans le vide dans quelque milieu que ce soit, dépasser la vitesse de la lumière dans le même milieu est possible: par exemple dans l'eau les neutrinos peuvent aller plus vite que la lumière.

Pourquoi est-ce la plus grande vitesse possible ?

La vitesse de la lumière n'est pas une vitesse limite au sens conventionnel. Nous avons l'habitude d'additionner des vitesses, par exemple nous estimerons normal que deux voitures roulant à 60 kilomètres à l'heure en sens opposés se voient l'une et l'autre comme se rapprochant à une vitesse de 60 km/h + 60 km/h = 120 km/h. Et cette formule approchée est parfaitement légitime pour des vitesses de cet ordre (60 km/h = 16,67 m/s).
Mais, lorsque l'une des vitesses est proche de celle de la lumière, un tel calcul classique s'écarte trop des résultats observés ; en effet, dès la fin du XIXe siècle, diverses expériences (notamment, celle de Michelson) et observations laissaient apparaître une vitesse de la lumière dans le vide identique dans tous les repères inertiels.
Minkowski, Lorentz, Poincaré et Einstein introduisirent cette question dans la théorie galiléenne, et s'aperçurent de la nécessité de remplacer un principe implicite et inexact par un autre compatible avec les observations :
il fallait renoncer à l'additivité des vitesses (admise par Galilée sans démonstration) pour la lumière ;
introduire un nouveau concept, la constance de c (constaté par l'expérience).

                                
                                 Composition de vitesses relativiste. Les vitesses sont exprimées en prenant pour unité
                                la vitesse de la lumière .

Après mise en forme calculatoire, il se dégagea que la nouvelle formule de composition comportait un terme correctif en 1/(1+vw/c²), de l'ordre de 2,7×10-10 seulement à la vitesse du son.
L' effet devient plus visible lorsque les vitesses dépassent c/10, et spectaculaire à mesure que v/c se rapproche de 1 : deux vaisseaux spatiaux voyageant l'un vers l'autre à la vitesse de 0,8×c (par rapport à un observateur entre les deux), ne percevront pas une vitesse d'approche (ou vitesse relative) égale à 1,6×c, mais seulement 0,98×c en réalité (voir tableau ci-contre).
Ce résultat est donné par la transformation de Lorentz :



où v et w sont les vitesses des vaisseaux spatiaux, et u la vitesse perçue d'un vaisseau depuis l'autre.
Ainsi, quelle que soit la vitesse à laquelle se déplace un objet par rapport à un autre, chacun mesurera la vitesse de l'impulsion lumineuse reçue comme ayant la même valeur : la vitesse de la lumière ; par contre, la fréquence d'un rayonnement électromagnétique transmis entre deux objets en déplacement relatif sera modifiée par effet Doppler-Fizeau.
Albert Einstein unifia les travaux de ses trois collègues en une théorie de la relativité homogène, appliquant ces étranges conséquences à la mécanique classique.
Les confirmations expérimentales de la théorie de la relativité furent au rendez-vous, à la précision des mesures de l'époque près.
Dans le cadre de la théorie de la relativité, les particules sont classées en trois groupes :
les baryons, particules de masse au repos réelle et positive, se déplacent à des vitesses inférieures à c ;
les luxons, particules de masse au repos nulle, se déplacent uniquement à la vitesse c dans le vide ;
les tachyons, hypothétiques particules de masse au repos imaginaire, se déplaceraient à des vitesses supérieures à c ; la plupart des physiciens considèrent que ces particules n'existent pas (pour des raisons de causalité), bien que la question ne soit toujours pas close.
Les masses au repos combinées avec le facteur multiplicatif  donnent une énergie réelle pour chacun des groupes définis précédemment .

                         
                        Diagramme des compositions de vitesses. Le côté asymptotique de la vitesse c (ici : 1) apparaît
  nettement.

Source de la documentation ( Wikipédia )

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