Notes d’expériences de pensée

1. Y a-t-il davantage de lumière dans une pièce recouverte de miroirs ?

J’ai supposé que l’on allumait une bougie identique dans deux pièces, l’une ordinaire et l’autre entourée de miroirs sur toutes ses faces. Si les deux bougies avaient la même luminosité, elles émettraient la même quantité d’énergie lumineuse pendant une durée donnée. Pourtant, si l’on comparait à un instant précis la quantité totale de lumière présente dans les deux pièces, une différence pourrait apparaître.

Un mur ordinaire réfléchit une partie de la lumière et en absorbe une proportion importante. L’énergie lumineuse absorbée se transforme en énergie interne des matériaux qui composent le mur. Un miroir à forte réflectivité renvoie plusieurs fois la lumière, ce qui augmente la durée moyenne pendant laquelle les photons restent dans la pièce. Ainsi, même si les deux bougies émettent la même quantité de lumière, davantage d’énergie lumineuse peut être présente à un instant donné dans la pièce recouverte de miroirs. J’en suis venu à distinguer deux grandeurs. L’une est l’énergie lumineuse produite par une bougie pendant une durée déterminée ; l’autre est l’énergie lumineuse présente dans la pièce à un instant précis. Cette dernière dépend de la vitesse à laquelle la lumière est produite et du temps pendant lequel elle reste dans la pièce.

Après avoir compris cette différence, je me suis intéressé à la possibilité de conserver longtemps la lumière dans un espace. En réduisant les pertes de lumière, on pourrait accumuler une grande quantité d’énergie lumineuse dans cet espace à partir d’une même source d’énergie. Je me suis alors demandé ce qui se passerait si l’on pouvait enfermer parfaitement la lumière.

2. Que se passe-t-il si l’on enferme parfaitement la lumière ?

J’ai ensuite imaginé une pièce idéale dont les murs n’absorberaient absolument aucune lumière et qui ne comporterait aucune ouverture vers l’extérieur. Si une bougie continuait à y émettre de la lumière, l’énergie nouvellement introduite s’accumulerait dans la pièce. En l’absence de toute perte, plus la bougie resterait allumée longtemps, plus la quantité d’énergie lumineuse accumulée augmenterait.

Dans la réalité, il est difficile de fabriquer une paroi parfaitement réfléchissante. Les miroirs réels absorbent ou transmettent la lumière de certaines longueurs d’onde. L’air et la bougie présents dans la pièce interagissent eux aussi avec la lumière. Dans les cavités optiques réelles, on utilise notamment la durée de vie et le facteur de qualité pour caractériser le temps pendant lequel la lumière y demeure, compte tenu de ces pertes.

Dans cette expérience de pensée, j’ai supposé des conditions extrêmes dans lesquelles toutes ces pertes étaient éliminées. Cela m’a permis de déplacer mon attention du problème de la production d’énergie vers celui de sa conservation. J’ai d’abord imaginé une pièce aux miroirs parfaits, construite avec des matériaux. Plus tard, je me suis demandé si l’espace lui-même pouvait constituer une frontière capable de retenir l’énergie. Cette idée est devenue le point de départ de l’espace de stockage d’énergie qui apparaît dans le roman.

3. Un photon peut-il exister éternellement ?

En réfléchissant à la manière d’enfermer la lumière, je me suis également interrogé sur le destin d’un photon. Si un photon se réfléchissait éternellement dans un espace clos, pourrait-on dire qu’il continuerait à exister ? Il fallait ici distinguer deux situations : celle où la lumière ne peut pas traverser une paroi et celle où elle n’est pas absorbée par cette paroi. Même si la lumière ne peut pas la traverser, elle peut être absorbée par les atomes ou les électrons qui la composent. Son énergie sert alors à chauffer le matériau ou à produire d’autres états internes. La paroi peut ensuite émettre à nouveau de la lumière, mais ce processus est décrit comme l’émission d’un nouveau photon.

Un photon est une excitation quantifiée du champ électromagnétique. Compte tenu de cette propriété, il est difficile de se représenter un photon comme un petit objet conservant une forme déterminée. Dans une cavité idéale parfaitement réfléchissante, on peut supposer qu’un état à un seul photon se maintient indéfiniment, à condition qu’il n’y ait aucune interaction avec l’extérieur et que les parois restent immobiles. Cette expérience de pensée m’a aidé à distinguer la conservation de l’énergie de l’état physique d’un photon.

À partir de ce moment, mon intérêt pour l’espace de stockage a lui aussi changé. Plutôt que de conserver longtemps chaque photon sous sa forme d’origine, il devenait plus important de savoir comment maintenir l’énergie portée par la lumière et l’état physique qu’elle constitue.

4. Le temps ne s’écoule-t-il pas pour un photon ?

En m’interrogeant sur la durée de vie d’un photon, j’ai examiné la notion de temps dans la théorie de la relativité. On dit souvent que le temps ne s’écoule pas pour un photon. Il me fallait vérifier ce que cette expression signifiait.

Un objet possédant une masse peut avoir un référentiel qui se déplace avec lui. Le temps mesuré par la montre d’une personne à bord d’un vaisseau spatial en est un exemple. En relativité, on appelle cela le temps propre. Comme un photon se déplace à la vitesse de la lumière dans le vide, il est impossible de définir un référentiel inertiel ordinaire se déplaçant avec lui. L’intervalle de temps propre est nul le long de la trajectoire lumineuse suivie par un photon, mais cela ne signifie pas que le photon fait simultanément l’expérience de son départ et de son arrivée.

Cet examen m’a conduit à distinguer le temps de déplacement de la lumière du temps mesuré par l’observateur qui la regarde. Il a également soulevé la question de savoir s’il fallait considérer séparément le temps qui s’écoule à l’extérieur de l’espace de stockage et celui qui s’écoule à l’intérieur. Cette question du temps est restée indépendante pendant un certain temps. Elle a repris de l’importance lorsque j’ai envisagé une structure dans laquelle une action future pourrait influencer la galaxie du passé.

5. Une civilisation peut-elle manquer d’énergie alors même que l’énergie se conserve ?

L’idée de stocker la lumière pendant de longues périodes m’a conduit à examiner les propriétés de l’énergie elle-même. L’énergie peut se transformer sous diverses formes. L’énergie chimique d’un combustible se transforme en mouvement et en chaleur, tandis que, dans la fusion nucléaire des étoiles, une partie de la masse se transforme notamment en énergie rayonnante. Lorsque la lumière est absorbée par la matière, son énergie modifie l’état interne de cette matière.

La distinction importante était ici celle qui sépare la quantité totale d’énergie de l’énergie réellement utilisable. La chaleur se transfère d’un objet à température élevée vers un objet à température plus basse. Cette différence permet de produire du travail. À mesure que les deux objets se rapprochent de l’équilibre thermique, leur capacité à produire du travail de la même manière diminue. Même lorsque l’énergie existe, son utilisation exige des différences de température et de densité appropriées, ainsi qu’une certaine disposition de la matière.

Pour comprendre ce problème, j’ai examiné les notions d’entropie et d’énergie disponible. Au début, je pensais que l’essentiel était de déterminer quelle quantité d’énergie on pouvait obtenir. Mais à mesure que ma réflexion progressait, la forme sous laquelle cette énergie pouvait être conservée est devenue une question plus importante.

Cette réflexion s’est trouvée liée au déclin de la civilisation galactique dans le roman. Si une civilisation galactique utilisait d’immenses quantités d’énergie pendant très longtemps, on pouvait imaginer une situation dans laquelle ce ne serait pas la quantité totale d’énergie qui diminuerait progressivement, mais les sources d’énergie concentrée et les conditions permettant de les exploiter.

6. Que consomme une civilisation qui utilise une galaxie entière ?

J’ai alors étendu l’échelle de l’expérience de pensée, passant d’une seule pièce à une galaxie entière. Si l’humanité s’était installée dans d’innombrables systèmes stellaires et avait construit une civilisation utilisant un réseau de trous de ver, ses modes de consommation d’énergie seraient très différents de ceux d’aujourd’hui. Elle pourrait installer de vastes dispositifs de collecte d’énergie autour des étoiles, extraire de la matière stellaire, exploiter l’énergie de rotation des trous noirs et faire fonctionner d’immenses installations de calcul.

Quels problèmes apparaîtraient si une telle civilisation continuait à se développer pendant très longtemps ? J’ai d’abord imaginé que la galaxie entière se réchaufferait sous l’effet de la consommation d’énergie humaine. Pourtant, une galaxie n’est pas un espace entouré d’une atmosphère comme la Terre. La chaleur résiduelle produite par la civilisation peut se disperser au-delà de la galaxie sous forme de rayonnement électromagnétique.

J’ai donc modifié mon idée. La civilisation consommerait le combustible des étoiles plus rapidement qu’il ne s’épuiserait au cours de leur évolution naturelle, récupérerait le gaz interstellaire susceptible de former de nouvelles étoiles et exploiterait même l’énergie contenue dans les trous noirs. Ce faisant, elle obtiendrait l’énergie nécessaire au maintien de son mode de vie. En même temps, elle modifierait la répartition des sources d’énergie utilisables à long terme et disperserait dans l’espace environnant, sous des formes difficiles à récupérer, l’énergie jusque-là concentrée.

Dans le roman, la civilisation galactique attribue d’abord ces changements à des problèmes environnementaux ordinaires et à l’épuisement des ressources. Elle pourrait envisager des politiques consistant à réduire l’exploitation des étoiles, à limiter la consommation d’énergie et à interdire l’extraction des ressources des trous noirs. Cette idée a évolué vers une histoire dans laquelle la civilisation tente de résoudre les problèmes qu’elle a elle-même créés grâce à la technologie et aux institutions administratives. J’ai également examiné la possibilité qu’une partie des transformations physiques déjà engagées soit difficile à inverser, même si la civilisation réduisait sa consommation.

7. La valeur de l’énergie stockée augmente-t-elle avec le temps ?

En examinant l’idée de conserver de l’énergie pendant très longtemps, j’ai un jour imaginé une sorte de plan d’épargne à intérêts composés à l’échelle cosmique. Quel avantage y aurait-il à accumuler progressivement de l’énergie pour un avenir lointain ? En économie, les intérêts composés désignent le phénomène par lequel un capital accumulé produit à son tour des revenus, accélérant ainsi sa croissance. Je me suis demandé si l’on pouvait appliquer un concept semblable au stockage de l’énergie.

Du point de vue de la physique, l’énergie n’augmente pas simplement parce qu’elle a été stockée. Il fallait donc modifier l’idée selon laquelle l’énergie elle-même pourrait produire des intérêts composés. J’ai plutôt envisagé que les dispositifs de collecte d’énergie puissent être utilisés pour accroître leur propre capacité de collecte. Si l’énergie recueillie par un collecteur permettait de construire un nouveau collecteur et que ces collecteurs en fabriquaient ensuite d’autres, le réseau de collecte pourrait se développer rapidement. La valeur relative de l’énergie stockée pourrait également changer avec le temps. L’énergie accumulée à une époque où les étoiles et les gaz sont abondants deviendrait une ressource bien plus précieuse dans un avenir lointain où la plupart des étoiles auraient disparu.

À la suite de cet examen, la fonction de l’espace de stockage dans le roman a quelque peu changé. J’en suis venu à considérer ensemble la question de l’augmentation des quantités stockées et celle du maintien de l’énergie accumulée dans un état utilisable pendant de longues périodes.

8. Quels problèmes apparaissent lorsqu’on concentre la lumière dans un petit espace ?

C’est alors qu’une scène du film Men in Black, vu longtemps auparavant, m’est revenue à l’esprit. Une galaxie se trouvait à l’intérieur d’une petite bille attachée au collier d’un chat. Lorsque j’avais vu cette scène pour la première fois, c’était l’image même d’un monde immense existant dans un minuscule objet qui m’avait intéressé.

Après l’expérience de pensée de la pièce aux miroirs, j’ai commencé à examiner cette image comme un problème physique. La lumière possède des propriétés différentes de celles des objets ayant une masse au repos, mais elle possède de l’énergie et une quantité de mouvement. Si l’on ajoute de la lumière dans une boîte hermétiquement fermée, la masse-énergie du système constitué de la boîte et de son contenu augmente également. La lumière transmet une quantité de mouvement aux parois, ce qui augmente aussi la pression de rayonnement à l’intérieur.

Plus la quantité d’énergie que l’on souhaite stocker est grande, plus les problèmes de gravité et de pression deviennent sérieux. Si l’on concentre trop d’énergie dans un espace trop petit, il faut même prendre en compte les conditions liées à la formation d’un trou noir. L’idée de comprimer directement l’énergie d’une galaxie dans une petite bille posait donc problème.

Pour résoudre ce problème, j’ai changé la relation entre la bille et l’espace de stockage. Le petit objet visible de l’extérieur servirait d’entrée vers un vaste espace de stockage, tandis que l’énergie elle-même serait conservée dans un autre espace-temps, beaucoup plus étendu. En relativité générale, des modèles géométriques particuliers reliant une entrée étroite à un grand espace intérieur ont déjà été étudiés. On ignore si une telle structure pourrait effectivement être construite et maintenue de manière stable. Pour le roman, j’ai décidé d’ajouter les hypothèses techniques nécessaires à partir de structures spatio-temporelles que l’on peut imaginer en théorie. C’est ainsi que la bille initiale a acquis un nouveau rôle.

9. À quoi devrait ressembler un espace-temps distinct destiné au stockage de l’énergie ?

L’idée d’utiliser la bille comme entrée a conduit à de nouvelles questions sur la structure interne de l’espace de stockage. Il fallait d’abord lui donner un volume suffisamment grand. Il fallait également réfléchir à la manière de gérer la gravité et la pression de l’énergie stockée à l’intérieur.

J’ai d’abord imaginé un espace où le temps ne s’écoulerait pas. Si l’énergie à l’intérieur ne changeait pas, quel que soit le temps écoulé à l’extérieur, cet espace semblait pouvoir constituer un lieu de stockage idéal. Mais dans un espace où le temps serait totalement absent, il serait également difficile de définir les processus par lesquels l’énergie entre ou l’état interne se transforme. L’accumulation de l’énergie exige une succession d’événements.

J’ai donc modifié le dispositif pour que l’espace de stockage possède son propre temps. J’ai imaginé une structure dans laquelle le temps s’écoulerait différemment de celui de l’univers extérieur, ou dans laquelle une histoire cosmique indépendante se déroulerait après la fermeture de la connexion avec l’extérieur. C’est au cours de cette réflexion que j’ai examiné la notion d’univers enfant. Il s’agirait d’un nouvel espace-temps, relié à celui de l’univers existant par un passage étroit, qui recevrait de l’énergie et de l’information avant de commencer une expansion indépendante une fois certaines conditions réunies. La formation d’un univers enfant et le maintien d’une connexion stable avec lui ne constituent pas des technologies confirmées par la physique actuelle. Différents modèles en étudient les possibilités théoriques, et j’ai développé certaines de ces idées pour les utiliser dans le roman.

J’ai également examiné le problème suivant : si le temps et le champ gravitationnel à l’intérieur de l’espace de stockage différaient de ceux de l’extérieur, les valeurs mesurées de l’énergie des photons pourraient elles aussi changer pendant leur déplacement. L’hypothèse selon laquelle une partie de l’énergie stockée contribuerait à l’expansion de l’espace intérieur est née de cette réflexion. L’espace de stockage est ainsi passé d’un simple entrepôt destiné à accumuler la lumière à un espace possédant ses propres conditions physiques.

10. Que faut-il stocker pour faire naître un nouvel univers ?

En me demandant si l’espace de stockage pouvait servir d’état initial à un nouvel univers, j’ai rencontré un problème concernant ce qu’il fallait y stocker. Le simple fait de rassembler l’énergie lumineuse en un seul endroit garantirait-il la formation d’étoiles, de planètes et de structures matérielles complexes dans un nouvel univers ? Même si la quantité totale d’énergie était suffisante, une répartition proche de l’équilibre thermique pourrait ne pas offrir les différences nécessaires à son utilisation. La formation des étoiles et des planètes exige diverses conditions, notamment des différences de densité de la matière, des mouvements et des instabilités gravitationnelles.

J’ai donc envisagé que l’espace de stockage doive réunir, outre l’énergie, des conditions concernant la composition et la répartition de la matière, les différences de température et les fluctuations initiales de densité. À ce stade, l’objectif de l’espace de stockage a de nouveau changé. L’idée de conserver longtemps de l’énergie pour l’utiliser dans le futur est devenue celle de préparer les conditions initiales d’un nouvel univers.

Dans cette perspective, le scientifique du futur n’aurait aucune raison de se limiter à collecter la lumière des étoiles. Il pourrait chercher à recueillir les étoiles elles-mêmes, le gaz interstellaire, les particules élémentaires et jusqu’à l’énergie restante des trous noirs. Il fallait alors réfléchir aux conséquences de cette opération sur la galaxie actuelle. Plus le scientifique récupérerait l’énergie et la matière dont il avait besoin, plus les conditions permettant la formation d’étoiles et de nouveaux corps célestes dans l’univers existant pourraient s’affaiblir. C’est à ce moment que la préparation des conditions initiales d’un nouvel univers a commencé à être liée à l’extinction de la galaxie existante.

11. Peut-on collecter jusqu’aux trous noirs ?

En examinant les réserves d’énergie de la galaxie, je me suis intéressé aux trous noirs. Un trou noir possède une immense masse-énergie. En théorie, il est possible d’extraire une partie de l’énergie de rotation d’un trou noir en rotation. On considère qu’un trou noir perd de l’énergie par le rayonnement de Hawking au cours d’une très longue période, mais la disparition naturelle d’un trou noir géant exige un temps extrêmement long. Ainsi, même dans un avenir lointain où la plupart des étoiles auraient épuisé leur combustible, les trous noirs pourraient demeurer d’importantes ressources énergétiques.

J’avais d’abord imaginé faire s’effondrer un trou noir à l’intérieur de l’espace de stockage. Mais comme un trou noir est déjà un corps céleste formé par effondrement gravitationnel, il fallait revoir cette expression. J’ai ensuite envisagé une situation dans laquelle la rotation du trou noir diminuerait, sa masse et son horizon des événements évolueraient à une vitesse anormale, et même les orbites des corps célestes environnants seraient affectées. Si ces transformations se distinguaient du rayonnement de Hawking ordinaire, les scientifiques de la galaxie devraient chercher une autre cause physique.

Le premier phénomène observé dans le roman est le déficit photonique. Si, avec le temps, les étoiles et les trous noirs subissaient eux aussi des transformations anormales, les observateurs commenceraient à envisager la possibilité que les différentes sources d’énergie de la galaxie diminuent de manière systématique. Cette hypothèse permettait d’élargir l’ampleur des événements tout en modifiant la manière dont la civilisation galactique en recherchait la cause.

12. Quand le déficit photonique commence-t-il dans l’ensemble de la galaxie ?

Il fallait désormais réfléchir au moment où le déficit photonique apparaîtrait dans les différentes régions de la galaxie. Au début, je pensais pouvoir établir que tous les observatoires de la galaxie découvriraient le déficit le même jour, à la même heure. Mais, selon la théorie de la relativité, définir la simultanéité d’événements très éloignés exige de prendre en compte le référentiel et le temps de propagation des signaux.

Les planètes de la galaxie se déplacent à des vitesses différentes et se trouvent dans des environnements gravitationnels distincts. Même si elles sont reliées par un réseau de trous de ver, les horloges et les calendriers utilisés dans chaque région ne coïncident pas automatiquement. J’ai donc reconsidéré la méthode consistant à attribuer une seule date à tous les observatoires.

En cosmologie, certaines grandeurs physiques liées à l’expansion de l’univers permettent de caractériser son époque. Par exemple, la température moyenne du fond diffus cosmologique et le degré d’expansion sont utilisés pour étudier l’évolution de l’univers. À partir de cela, j’ai envisagé non plus une date précise, mais une condition dans laquelle l’univers atteindrait un état physique déterminé. Les dispositifs présents dans les différentes régions de la galaxie fonctionneraient selon une même condition cosmologique.

Pour comparer les relevés des observatoires, il faudrait corriger les différences de mouvement et d’environnement gravitationnel propres à chaque région, ainsi que les temps de propagation des signaux. J’ai orienté le dispositif de manière que l’on découvre, après ces corrections, que le début du déficit était lié à un même seuil cosmologique. Cette hypothèse a également joué un rôle important dans l’élaboration du déficit photonique et du temps standard galactique dans le Dictionnaire de l’extinction galactique. Il fallait réfléchir à la manière dont une civilisation galactique pourrait comparer des relevés issus de systèmes temporels différents et établir l’ordre des événements.

13. Peut-on influencer la galaxie du passé depuis le futur ?

En réfléchissant à la cause du déficit photonique, un problème encore plus difficile est apparu. Si un scientifique d’un avenir lointain collectait de l’énergie afin de créer un nouvel univers, comment cette collecte pourrait-elle être liée au déficit photonique déjà observé dans la galaxie du passé ?

J’ai d’abord imaginé que le scientifique remonterait le temps pour installer dans le passé des dispositifs de collecte d’énergie. Cependant, même en supposant l’existence de trous de ver traversables, se rendre librement à une époque choisie du passé se heurte à de nombreuses contraintes. La possibilité de créer un décalage temporel entre les deux ouvertures d’un trou de ver a été discutée sur le plan théorique, mais elle ne garantit pas que l’on puisse installer à volonté un trou de ver à une époque où il n’existait pas encore.

J’ai donc repensé le dispositif qui consistait à créer de nouveaux passages dans le passé. C’est alors que je me suis intéressé au réseau de trous de ver déjà utilisé par la civilisation galactique. Si un réseau de transport reliant d’innombrables systèmes stellaires et lieux d’habitation existait depuis longtemps, le scientifique du futur pourrait exploiter ces passages. Cette solution réduisait la nécessité de supposer qu’il devait fabriquer dès le départ toutes les entrées de collecte et les envoyer dans le passé. Il deviendrait un personnage ayant développé une technologie permettant de modifier les connexions entre les passages existants ou de les ajuster pour qu’ils mènent vers une destination particulière.

Bien entendu, l’hypothèse selon laquelle une action future pourrait influencer le fonctionnement de trous de ver existant dans le passé relève toujours d’une technologie fictive propre au roman. Pour résoudre ce problème, j’ai également examiné d’autres hypothèses concernant le temps et la causalité.

14. Et si l’on reconfigurait un réseau de trous de ver déjà construit ?

L’idée d’utiliser le réseau galactique de trous de ver a profondément modifié la structure temporelle du roman. Dans le passé, l’humanité avait construit un réseau de trous de ver reliant différents systèmes stellaires, à mesure qu’elle établissait des colonies dans diverses régions de la galaxie. Ces passages étaient devenus les infrastructures fondamentales de la civilisation, rendant possibles le déplacement des personnes et des marchandises, les communications, l’administration et les activités économiques. Très longtemps après, un scientifique du futur prépare un nouvel espace de stockage. Il utilise le réseau de trous de ver existant depuis le passé pour établir une structure permettant à l’énergie de rejoindre cet espace.

J’ai alors examiné deux possibilités. La première consistait à relier les ouvertures des trous de ver existants au nouvel espace de stockage. La seconde consistait à inclure ces connexions dans les conditions aux limites de l’ensemble de l’espace-temps, passé et futur compris. Pour comprendre cette dernière possibilité, j’ai étudié la notion d’univers-bloc. Si l’on considère l’espace-temps de la relativité comme une structure globale, les événements du passé et du futur peuvent être interprétés comme appartenant à une seule et même histoire.

Cette interprétation ne donne pas, en elle-même, au scientifique du futur la capacité de manipuler le passé. Dans le roman, j’ai ajouté l’hypothèse d’une technologie permettant d’établir la connexion entre le réseau de trous de ver existant et l’espace de stockage au sein d’une structure spatio-temporelle déjà complète. Selon cette conception, le déficit photonique apparu dans la galaxie du passé résulte de passages qui étaient déjà reliés à l’espace de stockage du futur. Les observateurs du passé ignorent où conduisent ces passages. C’est également au cours de cette réflexion qu’est née l’idée que le réseau de transport ayant assuré la prospérité de la galaxie serait utilisé, très longtemps après, pour collecter de l’énergie.

15. Comment le rôle de Noah a-t-il changé ?

L’examen de la structure temporelle et du réseau de trous de ver a également modifié le rôle de Noah Cain. Dans la conception initiale, Noah était directement responsable du déficit photonique observé dans la galaxie du passé. Arrivé dans un avenir lointain, il fabriquait un dispositif destiné à collecter de l’énergie, et ce dispositif provoquait la disparition de la lumière dans la galaxie du passé.

En examinant cette conception, il fallait réfléchir à la manière dont Noah installerait dans le passé des dispositifs qui n’y existaient pas encore, au moment à partir duquel ils pourraient fonctionner et à la façon de relier l’époque où commençait le déficit photonique à celle où vivait Noah. L’idée d’utiliser le réseau de trous de ver existant a permis de modifier son rôle. Noah est passé du personnage qui installe directement de nouvelles entrées de collecte dans le passé de la galaxie à celui qui relie des passages déjà existants à l’espace de stockage d’énergie. Son travail s’est alors concentré sur la préparation de cet espace et l’achèvement du système de connexions.

Ce changement a également influencé la signification de ses actes. Dans le passé du roman, la galaxie subit déjà le déficit photonique, et des archives et des hypothèses concernant sa cause se sont accumulées. Noah, dans un avenir lointain, achève la structure liée à ce phénomène. J’en suis venu à réfléchir de nouveau à la manière dont l’action d’un seul individu pouvait être reliée à l’histoire d’une civilisation s’étendant sur une très longue période. Le rôle de Noah n’a pas été réduit ; il a été transformé de manière à relier le passé et le futur au sein d’une seule structure. Ce changement a également influencé la conception de la fin du roman. C’est un exemple d’une idée initiale qui, après un examen physique, s’est vu attribuer un autre rôle.

16. Que devient la causalité si une action future influence le passé ?

L’idée que les actes de Noah soient liés à des phénomènes survenus dans la galaxie du passé entraîne les paradoxes du voyage dans le temps. Si un scientifique d’un avenir lointain collectait l’énergie de la galaxie du passé et provoquait l’extinction de sa civilisation, l’histoire même qui lui avait permis de naître et de mener ses recherches pourrait disparaître. Une contradiction apparaîtrait alors entre la cause de la fabrication du dispositif et les conséquences produites par celui-ci. Pour résoudre ce problème, j’ai comparé plusieurs possibilités.

La première consiste à faire apparaître une nouvelle branche de l’univers chaque fois que le passé est modifié. Le scientifique du futur influence alors une galaxie appartenant à une branche différente de celle de sa propre histoire. Cette solution permet d’éviter les contradictions du voyage temporel, mais elle modifie la relation entre le passé et le futur de la même galaxie que j’avais initialement envisagée.

La deuxième consiste à modifier le passé et le futur de manière répétée. Dans cette configuration, chaque modification de l’histoire entraîne de nouvelles conséquences. Pour suivre jusqu’au bout les causes et les effets des événements du roman, il faudrait concevoir des règles supplémentaires régissant ces changements.

La troisième consiste à maintenir la cohérence interne. On suppose que la création du dispositif par le scientifique du futur et l’apparition du déficit photonique dans le passé appartiennent depuis le début à une seule et même histoire. Dans ce cas, malgré le déficit apparu dans le passé, l’histoire nécessaire à la naissance du scientifique doit être préservée.

Parmi ces possibilités, j’ai considéré que celle qui maintenait la cohérence interne convenait le mieux à la structure temporelle du roman. En relativité générale, des structures spatio-temporelles particulières et la possibilité du voyage dans le temps ont été étudiées sur le plan théorique. Le principe d’autocohérence de Novikov et la conjecture de protection chronologique de Hawking font partie des concepts que j’ai examinés pour comprendre ces problèmes.

J’ai donc organisé les hypothèses du roman autour d’une histoire respectant cette cohérence interne. Cette solution permettait de relier les actes de Noah aux événements du passé tout en évitant une structure temporelle complexe dans laquelle les événements seraient constamment modifiés.

17. Comment maintenir des trous de ver traversables ?

Après avoir adopté l’idée d’utiliser un réseau de trous de ver existant, il fallait également examiner les conditions physiques des trous de ver eux-mêmes. La relativité générale comporte des solutions géométriques particulières reliant différentes régions de l’espace-temps. Certaines études suggèrent que le maintien d’un trou de ver suffisamment stable pour permettre le passage d’un être humain pourrait exiger des conditions énergétiques différentes de celles de la matière ordinaire.

En théorie quantique des champs, certains effets liés à des densités d’énergie négatives sont étudiés dans des situations limitées. Pourtant, aucune méthode permettant de construire et de maintenir réellement un immense réseau de trous de ver n’a été établie. Dans le cas de trous de ver présentant un décalage temporel, la possibilité que des effets quantiques et la rétroaction sur l’espace-temps compromettent la stabilité des passages a également été examinée.

En réfléchissant à ce problème, j’ai conclu qu’il fallait définir plusieurs règles concernant la manière dont la civilisation galactique du roman utilise les trous de ver. Ont-ils été découverts dans la nature ou fabriqués par des humains ? Quelle énergie sert à les maintenir ? Dans quelles conditions les passages se ferment-ils ou changent-ils de destination ? L’une des questions les plus importantes concernait les conséquences, sur le réseau de transport existant, de la connexion établie par Noah avec l’espace de stockage.

À la suite de cet examen, les trous de ver sont passés du statut de simples moyens de transport sur de très longues distances à celui de dispositifs reliant la structure temporelle du roman au déficit d’énergie.

18. Si de l’énergie disparaît de notre univers, que devient sa conservation ?

En examinant la connexion entre le déficit photonique et l’espace de stockage, je suis revenu à la question de la conservation de l’énergie. Supposons que les observateurs de la galaxie calculent la quantité de lumière émise par une étoile et constatent que la lumière effectivement observée est inférieure aux prévisions. Si aucune matière ayant absorbé cette lumière ni aucun corps céleste l’ayant diffusée ne sont découverts entre-temps, les observateurs doivent rechercher ce qu’est devenue l’énergie manquante.

Ils pourraient d’abord envisager une matière inconnue ou une nouvelle interaction physique. Des erreurs des instruments d’observation, des effets de lentille gravitationnelle ou des problèmes liés au trajet de propagation seraient également examinés. Mais si des déficits semblables étaient observés dans différentes régions de la galaxie et que leur quantité augmentait selon une règle déterminée, les explications existantes deviendraient insuffisantes pour comprendre le phénomène.

Les scientifiques du roman commenceraient alors à s’interroger sur le domaine d’application de la loi de conservation de l’énergie. En relativité générale, la conservation locale de l’énergie et de la quantité de mouvement constitue un principe important. En revanche, définir l’énergie totale de l’univers en expansion par une seule valeur numérique et discuter de sa conservation est un problème beaucoup plus complexe. Lorsqu’il n’existe pas de symétrie temporelle commune à l’ensemble de l’univers, la définition d’une grandeur globale conservée correspondant à l’énergie se heurte à des limites.

Dans le roman, j’ai supposé que l’énergie qui n’était plus observée dans la galaxie se déplaçait vers un autre espace-temps. Pour suivre ce transfert d’énergie, il faudrait considérer ensemble notre univers, l’espace de stockage et la structure qui les relie. Cette idée a modifié la manière d’expliquer le déficit photonique. Au départ, j’avais imaginé une véritable disparition de l’énergie. Avec l’apparition de l’espace de stockage, cette idée a évolué vers un phénomène de transfert d’énergie hors de la région observable.

19. Quelles formes d’énergie le scientifique du futur collecte-t-il ?

En organisant la connexion entre l’espace de stockage et la galaxie, j’ai également conçu les objets de la collecte par étapes. Au début, seuls les photons émis par les étoiles sont collectés. Les observateurs découvrent que moins de lumière stellaire que prévu leur parvient et cherchent à en comprendre la cause. Ils peuvent d’abord attribuer cette anomalie aux instruments ou aux méthodes d’observation.

J’ai ensuite envisagé la collecte de l’énergie des étoiles, de la matière interstellaire et d’autres corps célestes. Si les opérations de récupération d’énergie s’étendent, la répartition de la matière dans la galaxie et le mouvement des corps célestes peuvent également changer. La diminution anormalement rapide de l’énergie stockée dans les trous noirs pourrait être placée à une étape tardive de ces transformations.

À la dernière étape, il s’agit de préparer les conditions initiales nécessaires à la naissance d’un nouvel univers. La quantité totale d’énergie et de matière est importante, mais leur disposition et leur état le sont également.

Si l’on suppose que le scientifique peut agrandir suffisamment l’espace de stockage et en contrôler les conditions internes, il devient possible d’imaginer qu’une expansion cosmique indépendante commence à l’intérieur. Le Big Bang doit être compris non pas tant comme une explosion de matière dans un espace préexistant que comme l’histoire de l’expansion de l’espace lui-même à partir d’un état initial chaud et dense. Dans le roman, j’ai donc choisi une structure dans laquelle un espace-temps distinct commence à s’étendre selon ses propres conditions initiales, plutôt que de montrer un nouvel univers explosant au sein de l’espace existant. À ce stade, l’objectif de l’espace de stockage avait évolué de la conservation de l’énergie sur de longues périodes vers la formation d’un nouvel univers.

20. La vie peut-elle réapparaître dans un nouvel univers ?

Après avoir supposé la formation d’un nouvel univers, j’ai examiné la possibilité que la vie y apparaisse. Même si un univers possède suffisamment d’énergie et de matière, cela ne garantit pas la formation de structures chimiques complexes. Il pourrait être nécessaire que des particules élémentaires et des atomes stables existent, que différentes liaisons chimiques soient possibles, que des sources d’énergie se maintiennent longtemps et que l’environnement permette la circulation et l’évolution de la matière.

On ignore également si les constantes physiques du nouvel univers seraient identiques à celles de l’univers existant. Il se pourrait que des atomes stables ne puissent pas se former, ou que les étoiles ne puissent pas exister assez longtemps. Par conséquent, la création d’un nouvel univers par le scientifique du futur ne constituait pas une raison suffisante pour affirmer que la vie y apparaîtrait nécessairement. Cet examen m’a conduit à réfléchir de nouveau au but poursuivi par le scientifique. S’il souhaitait assurer la survie des humains, il pourrait choisir de conserver leur ADN, leurs souvenirs ou les archives de leur civilisation. À une époque où la civilisation galactique serait très avancée, on pourrait aussi imaginer des technologies permettant de conserver des informations biologiques et de cultiver de nouveaux corps.

Mais si le scientifique ne s’intéressait pas à la préservation de l’espèce humaine, son choix serait différent. Plutôt que de restaurer une forme de vie particulière, il pourrait chercher à établir les conditions physiques permettant à la vie d’apparaître de nouveau dans un autre univers. Cette idée a soulevé un problème éthique concernant ses actes. La possibilité que la vie apparaisse dans le nouvel univers est incertaine, alors que des êtres vivants existent réellement dans la galaxie actuelle dont l’énergie est collectée.

21. Comment comparer les vies présentes et les possibilités futures ?

À ce stade, le centre de mes questions s’est déplacé de la physique vers l’éthique. Un scientifique d’un avenir lointain estime que les ressources énergétiques de l’univers actuel continuent de diminuer et que les chances de survie de la civilisation s’amenuisent. Il choisit de préparer les conditions permettant l’apparition de la vie dans un nouvel univers plutôt que de restaurer la civilisation existante.

Il fallait alors réfléchir à la nature de ce scientifique. S’il agissait pour assurer sa propre survie ou obtenir la gloire, ses objectifs et ses moyens seraient relativement faciles à expliquer. Mais s’il acceptait jusqu’à sa propre mort pour favoriser la naissance d’un nouvel univers, ses motivations seraient différentes. Il compare le temps de vie dont disposent les êtres vivants actuels à la possibilité d’une vie future qui n’existe pas encore. Il peut estimer que l’univers actuel finira par mourir et qu’il est plus important de préserver la possibilité que la vie apparaisse dans un nouvel univers.

Pourtant, ce jugement repose sur des hypothèses qui ne peuvent pas encore être vérifiées. On ignore si le nouvel univers sera réellement créé, si la vie y apparaîtra et combien de temps elle pourra durer. Sa décision provoque donc un profond conflit éthique. Il pense agir pour les êtres vivants du futur, mais son choix entraîne la destruction des conditions de survie d’innombrables êtres qui existent déjà.

En réfléchissant à ce problème, je me suis intéressé à la manière dont un personnage animé de bonnes intentions pouvait décider de la vie d’autrui. C’était une question liée aux conflits politiques et sociaux présents dans l’ensemble du roman.

22. Comment la civilisation galactique comprend-elle sa propre extinction ?

Après avoir examiné les fondements physiques, je me suis intéressé à la façon dont les habitants de la civilisation galactique accueilleraient ces phénomènes. Ils pourraient d’abord estimer que la consommation d’énergie de la civilisation elle-même est à l’origine du problème. S’ils pensaient que la durée de vie des étoiles avait été raccourcie et que la matière interstellaire avait été récupérée de manière excessive, ils mettraient en œuvre des politiques visant à limiter la consommation d’énergie et à préserver les ressources. Ces politiques supposent que la civilisation peut résoudre le problème par ses propres actions.

Mais lorsque le déficit photonique serait découvert et que sa cause deviendrait difficile à expliquer, d’autres interprétations pourraient apparaître. On envisagerait un phénomène naturel inconnu, l’intervention d’une civilisation extraterrestre ou des transformations impossibles à expliquer par la physique existante. Certains penseraient être eux-mêmes responsables du problème, tandis que d’autres y verraient une transformation naturelle dont ils ne seraient pas responsables. Les débats sur les explications scientifiques et la question de la responsabilité politique pourraient surgir simultanément.

Dans un avenir lointain, si les actes de Noah et la structure de l’espace de stockage étaient révélés, ces jugements changeraient de nouveau. La possibilité d’un lien entre le déclin de la civilisation actuelle et un nouvel univers futur deviendrait apparente. Cette idée m’a conduit à envisager de représenter, sur plusieurs époques, la manière dont une civilisation comprend une crise et y réagit. Un même phénomène peut recevoir des interprétations complètement différentes selon l’époque et les informations dont on dispose.

23. Dans quel ordre temporel disposer les événements ?

En organisant les fondements scientifiques, j’ai envisagé de diviser la structure temporelle du roman en trois étapes.

La première est l’époque où l’humanité s’installe dans différentes régions de la galaxie et développe le réseau de trous de ver. La civilisation relie les déplacements et les communications entre les étoiles et se développe grâce à l’exploitation d’immenses quantités d’énergie. C’est à cette époque que se constituent les infrastructures qui seront plus tard reliées à l’espace de stockage.

La deuxième est l’époque où le déficit photonique est découvert dans différentes régions de la galaxie et où la civilisation en recherche la cause. Ce qui est d’abord considéré comme un problème d’observation devient progressivement une crise touchant l’ensemble de la galaxie. Les habitants proposent différentes hypothèses : phénomène naturel, nouvelle loi physique, intervention d’une civilisation extraterrestre ou transformation environnementale provoquée par la consommation d’énergie.

La troisième se situe dans un avenir beaucoup plus lointain, à l’époque où apparaît Noah. Alors que la plupart des ressources énergétiques de la galaxie sont épuisées et que la civilisation humaine est proche de l’extinction, Noah prépare les conditions initiales d’un nouvel univers. Il entreprend ensuite de relier le réseau de trous de ver existant depuis le passé à l’espace de stockage.

En reliant ces trois époques, je me suis intéressé au fait que l’ordre dans lequel les événements surviennent peut être différent de l’ordre dans lequel leurs causes deviennent compréhensibles. Le lecteur rencontre d’abord le déficit photonique dans la galaxie du passé. L’époque à laquelle il sera possible de comprendre sa cause se situe bien plus tard. Les habitants du passé agissent en fonction de leurs archives et de leurs observations, tandis que ceux du futur prennent leurs décisions avec davantage d’informations sur les événements passés.

Cette structure expliquait également pourquoi il serait difficile de faire raconter toute l’histoire de la civilisation, du début à la fin, par un seul personnage. Les observateurs et les archives de chaque époque interprètent les événements dans les limites de ce qu’ils connaissent. Ces différences ont également influencé la composition du récit sous la forme d’un dictionnaire et de documents d’archives.

24. Qu’est-ce qui relève de la physique et qu’est-ce qui relève des hypothèses du roman ?

À mesure que l’expérience de pensée devenait plus complexe, il devenait nécessaire de distinguer les faits établis par la physique des hypothèses ajoutées pour le roman. Le fait que les photons possèdent de l’énergie et une quantité de mouvement, que l’énergie de la lumière contribue à la gravité et que la possibilité d’utiliser l’énergie dépende des conditions thermodynamiques repose sur une physique établie. La manière dont la relativité traite le temps et la simultanéité, la masse et l’énergie de rotation des trous noirs, ainsi que les observations liées à l’expansion de l’univers, fournissaient également ces fondements.

Les trous de ver et les univers enfants posaient d’autres problèmes. En relativité générale et dans la recherche sur la gravitation quantique, on examine des modèles mathématiques et des possibilités théoriques qui leur sont associés. Cependant, les trous de ver traversables par des êtres humains et les dispositifs permettant de créer un nouvel univers pour y stocker de l’énergie ne constituent pas des technologies confirmées par l’observation.

Pour le roman, il fallait donc ajouter plusieurs hypothèses. Il fallait supposer qu’un réseau de trous de ver reliant l’ensemble de la galaxie existait réellement, qu’un scientifique d’un avenir lointain pouvait en modifier les connexions et qu’il était possible de transférer de l’énergie et de la matière vers un nouvel espace-temps afin de préparer les conditions initiales d’un univers indépendant. En particulier, la structure dans laquelle des actions futures influencent le réseau de trous de ver du passé relève d’une possibilité technique imaginée pour ce roman. Même en adoptant une structure temporelle respectant la cohérence interne, la faisabilité réelle de cette technologie reste une question distincte.

Cette distinction m’a aidé à développer les différents éléments du roman. Là où les lois physiques connues pouvaient être appliquées, j’en examinais les conditions. Là où l’explication devenait difficile, je pouvais construire l’histoire en précisant les hypothèses nécessaires.

25. Comment la forme du roman a-t-elle été déterminée ?

À mesure que les fondements scientifiques se développaient, j’ai également commencé à réfléchir à la forme du récit. Le Dictionnaire de l’extinction galactique met en scène des périodes extrêmement longues, plusieurs civilisations et des personnages appartenant à différentes époques. Un scientifique vivant à l’époque de la découverte du déficit photonique ne peut pas savoir ce que Noah fera dans un avenir lointain. Les gouvernements, les médias, les organisations citoyennes et les groupes religieux interprètent les mêmes événements selon des points de vue différents. Je me suis dit qu’il serait difficile de traiter des événements dispersés sur des durées et des espaces aussi vastes en suivant l’expérience d’un seul personnage.

Les œuvres de Borges et de Milorad Pavić, que j’avais lues longtemps auparavant, ont influencé ma réflexion sur ce problème. Je m’intéressais à une forme dans laquelle le lecteur construirait un monde à partir de documents, d’archives et d’entrées distinctes. J’ai donc décidé de donner au roman la forme d’un dictionnaire. Celui-ci présente, sous des entrées distinctes, des définitions d’événements, des archives de personnages, des concepts scientifiques, des institutions administratives et des éléments de l’histoire de la civilisation. En lisant ces entrées, le lecteur peut découvrir les relations entre les événements et comparer les interprétations qui évoluent avec le temps.

Cette forme était également liée à la manière dont l’expérience de pensée scientifique s’était développée. De même qu’une question en entraîne une autre, une entrée peut fournir les informations nécessaires à la compréhension d’une autre entrée. C’est ainsi que la structure de l’expérience de pensée a influencé la composition du roman.

26. Jusqu’où la question née d’une bougie a-t-elle conduit ?

Si je reviens à la question initiale, il s’agissait de comparer une bougie brûlant dans une pièce ordinaire à une autre brûlant dans une pièce recouverte de miroirs. L’expérience de pensée est née du constat que, même si la quantité de lumière émise est la même, l’énergie présente dans la pièce peut varier selon le temps pendant lequel la lumière y demeure. Je me suis ensuite demandé s’il était possible d’enfermer parfaitement la lumière. J’ai examiné les propriétés des photons et la conservation de l’énergie, puis les problèmes de gravité et de pression qui apparaissent lorsqu’on concentre une grande quantité d’énergie dans un espace restreint. L’idée de placer une énergie immense dans une petite bille est devenue celle d’une entrée vers un autre espace-temps.

En imaginant un nouvel espace de stockage, je me suis intéressé au temps qui s’y écoulerait, à l’état de l’énergie à l’intérieur et à la possibilité qu’un univers distinct puisse s’y former. Ce qu’il fallait stocker s’est également étendu de la lumière à la matière, aux trous noirs et aux conditions initiales nécessaires pour faire naître un nouvel univers. J’ai ensuite cherché comment un scientifique du futur pourrait collecter l’énergie de la galaxie du passé. L’idée d’installer de nouveaux dispositifs dans le passé a été remplacée par celle d’utiliser le réseau de trous de ver déjà existant, ce qui a également modifié le rôle de Noah. L’examen des paradoxes du voyage temporel m’a conduit à organiser le dispositif autour d’une histoire respectant la cohérence interne.

Enfin, j’en suis venu à me demander si la vie pouvait apparaître dans un nouvel univers et comment comprendre un acte qui sacrifierait les conditions de survie des êtres vivants actuels au profit de cette possibilité. L’expérience de pensée, née d’une question de physique, avait abouti à un problème concernant les choix humains et le destin d’une civilisation.

Parmi les différentes hypothèses examinées au cours de ce processus, certaines ont été intégrées au roman, tandis que d’autres ont été modifiées ou écartées. Les éléments conservés ne correspondent pas tous à des faits scientifiques établis. Le monde du Dictionnaire de l’extinction galactique a été construit à partir de ces questions et de ces hypothèses. Il n’était pas nécessaire d’inclure dans le roman achevé toutes les étapes de l’expérience de pensée. Les personnages agissent selon les conditions du monde dans lequel ils vivent et comprennent, chacun à sa manière, les causes et les conséquences des événements. Dans ces notes, j’ai voulu conserver les questions qui ont précédé la création de ce monde et la manière dont l’examen de ces questions a transformé le projet.