Le concept du trou de ver est expliqué dans la cinquième saison lorsque le professeur de sciences Scott Clarke – joué par Randy Havens – tente d'intéresser sa classe. « Qu'est-ce qu'il y a d'intéressant avec les trous de ver ? » leur demande-t-il, debout devant un tableau.
Son élève vedette, Erica – interprétée par Priah Ferguson – lève la main avec impatience.
« Ils permettent à la matière de voyager entre les galaxies ou les dimensions sans traverser l'espace qui les sépare », dit-elle depuis la première rangée.
L'histoire se déroule dans l'Indiana, dans une ville fictive appelée Hawkins, qui se retrouve confrontée à un monde paranormal et à ses différents méchants. Une grande partie est une lettre d’amour aux années 80 ; cette scène est tout droit sortie d'un film de John Hughes.
Le mérite de ses fondements scientifiques revient cependant à Albert Einstein.
Qu'est-ce qu'un trou de ver ?
Les trous de ver sont un incontournable d’Hollywood et de la science-fiction – un appareil pratique pour tout type de voyage dans l’espace ou dans le temps. Ils font des apparitions dans des lieux tels que l'écriture de Carl Sagan, Star Trek ou le film de 2014.
« Pensez simplement à tous les endroits où l'humanité pourrait aller », s'étonne Haven pendant la scène en classe. « Une autre galaxie, une autre époque même. »
Le concept de trou de ver est issu de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Les physiciens théoriciens l’utilisent encore aujourd’hui pour explorer des questions scientifiques. « C'est un modèle de jouet extrêmement intéressant et utile avec lequel les physiciens peuvent jouer », déclare Sean Carroll, professeur de physique théorique à l'Université Johns Hopkins.
Au cœur de la théorie d’Einstein se trouve l’idée selon laquelle l’univers est fondamentalement une seule bande de tissu, avec l’espace et le temps tissés en un seul continuum. En 1935, Einstein et son collègue Nathan Rosen ont trouvé une solution mathématique suggérant que ce continuum espace-temps pourrait former une sorte de tunnel reliant deux points distants, appelé pont Einstein-Rosen. Plus tard, les physiciens se sont rendu compte qu’un tel tunnel – maintenant appelé trou de ver – pouvait agir comme un raccourci cosmique.
« Si vous voyagez plus vite que la vitesse de la lumière, il n'y a vraiment aucune différence entre voyager vers le futur et voyager vers le passé », explique Carroll.
Carroll et d'autres scientifiques soulignent que les trous de ver sont théoriques. De nombreux obstacles pratiques s’opposent à leur existence. Mais en tant qu’appareil – que ce soit pour l’intrigue ou pour la science – leurs applications sont infinies. « Vous pouvez les utiliser pour étudier l'intrication quantique et sa relation avec l'espace-temps émergent », dit-il.
Trous de ver : relier la science dure et la culture pop
Physicien John Archibald Wheeler a utilisé le terme trou de ver en 1957 ; il a été popularisé lorsque l'astronome et planétologue Carl Sagan a écrit dans son roman sur les trous de ver comme moyen de faciliter les voyages interstellaires.
Depuis lors, dit Carroll, Hollywood et le domaine de la physique entretiennent une sorte de relation symbiotique autour des trous de ver. « Le besoin de la culture populaire d'un moyen de traverser l'espace très, très rapidement est en fait l'une des principales raisons pour lesquelles les physiciens parlent tout le temps des trous de ver ces jours-ci », dit-il.
En 1988, les physiciens théoriciens Kip Thorne et Michael Morris ont publié un enquête scientifique dans l'existence de trous de ver. Leurs travaux ont montré que les trous de ver nécessiteraient des formes exotiques de matière pour les maintenir ouverts, ce qui les rendrait impossibles à exister ou à traverser.
Qu’importe aux écrivains hollywoodiens, qui ont continué à s’appuyer sur eux pour les voyages interstellaires. Aujourd’hui, ils sont un trope très apprécié. Carroll a été consultant auprès des réalisateurs et des scénaristes sur le sujet, y compris ceux du film de 2011. Lors d'une réunion avec le réalisateur, il se souvient avoir proposé un trou de ver comme dispositif pour amener rapidement Thor de la Terre vers une autre planète. « Ils ont dit : « On ne peut pas appeler ça un trou de ver, ça sonne trop années 80″ », se souvient-il.
Dans le film, un scientifique interprété par le personnage de Natalie Portman utilise le nom original, pont Einstein-Rosen. Lorsqu'un autre personnage demande ce que c'est, elle précise : « c'est un trou de ver ».
« Alors oui », dit Carroll, « c'est complètement entré dans l'imaginaire populaire. »
En 2022, une controverse sur les trous de ver a éclaté lorsqu'une équipe de physiciens a publié un papier dans le journal qui prétendait avoir créé une sorte de trou de ver holographique en utilisant la puce informatique quantique de Google, Sycamore. Les scientifiques se sont opposés à leur caractérisation, soulignant qu’elle pourrait induire le public en erreur en lui faisant croire qu’elle prouvait l’existence de véritables trous de ver.
« Ils faisaient des choses très simples qui utilisaient simplement la mécanique quantique standard, faisant diverses sortes de conjectures exotiques », explique Peter Woit, qui enseigne les mathématiques à l'Université de Columbia.
Les trous de ver, dit-il, sont une substance intoxicante connue et tentante du public.
« Ils ont mené toute une campagne publicitaire bien pensée », dit-il, qu'il qualifie de « scientifiquement douteuse », mais « incroyablement efficace ».
Au-delà du trou de ver
La fièvre s'est également installée au Royaume-Uni, explique Carsten Welsch, professeur de physique à l'Université de Liverpool. Welsch profite régulièrement de l'enthousiasme de ses élèves en utilisant des séries et des concepts comme les trous de ver dans la classe.
« C'est une très bonne façon de parler de science, ce qui peut être tout un défi, surtout avec les adolescents », dit-il. « Normalement, dès que vous parlez de physique ou d'ingénierie, ils s'enfuient. »
Il a commencé à utiliser l'émission à des fins pédagogiques après que sa fille lui ait dit qu'il ne pouvait plus compter sur elle pour l'aider à expliquer les principes de la physique. « Elle m'a dit que je devais faire quelque chose de différent parce que cela ne convenait pas à tout le monde », dit-il. « Et elle aime. »
Welsch admire l'utilisation par l'émission de nombreux principes de la science et de la physique théorique, au-delà du trou de ver. Le monde à l’envers – qui figure en grande partie dans l’intrigue – est selon lui « une analogie presque parfaite » avec l’idée de la recherche sur l’antimatière.
Dans le spectacle, l’envers est une image miroir du monde physique, existant dans une dimension sous la Terre. « L'antiparticule est une image miroir de la particule », explique-t-il. » Lorsque vous superposez certaines de ces images, vous pouvez littéralement imaginer exactement ce qui se passe dans la série tel qu'il se passe dans nos laboratoires. «
Welsch est reconnaissant aux créateurs d'avoir intégré ces concepts scientifiques dans l'émission, et affirme qu'analyser ce qui est vrai ou possible dans leurs représentations crée une opportunité pour une enquête riche. « Il s'agit essentiellement d'ouvrir un dialogue sur la question de savoir s'il y a peut-être d'autres forces ? Y a-t-il des choses que nous ne comprenons pas dans l'univers ? »
Ce sont les nerds qui sauvent le monde dans cette série. Dans la scène de classe, les camarades de classe d'Erica sont trop cool ou trop ennuyés pour se soucier des trous de ver. Pourtant, une avancée majeure se produit lorsqu'un autre personnage, Dustin – joué par Gaten Matarazzo – identifie un véritable trou de ver avant qu'il ne détruise le monde.
Les trous de ver ne seront peut-être pas en mesure de nous emmener dans d’autres dimensions – du moins pas encore – mais Welsch espère qu’ils pourront inspirer la prochaine génération de héros scientifiques.
