Life Universe and Everything (42) even Photography and WoW (6EQUJ5)

one light, one moment, one photo from Jack M.

étage π: le temps

"Si les choses étaient vraiment ce qu'on voulait qu'elles fussent, il s'en trouverait encore pour regretter qu'elles ne soient plus ce qu'elles étaient." (Pierre Dac)
"Il faut une infinie patience pour attendre toujours ce qui n'arrive jamais." (Pierre Dac).

Qu'est ce que le Temps ?

Comme disent les Suisses, grands spécialistes de montres: le temps c'est une question de fonds. Chercher à comprendre le temps, c'est travailler un peu sur les fondamentaux.

Une notion universelle qu'il est pourtant si difficile de définir

Les expressions courantes sont: être dans l'air du temps, le temps presse, juste à temps, gagner ou perdre du temps, tuer le temps. Que peuvent bien dire ces expressions ?

Et au fond qu'est ce que le temps ? Y a t-il plusieurs temps ? quand le temps a t-il démarré ? Le temps existe t'il ? Est-ce que je vais répondre à toutes ces questions ou bien est-ce que la question est plus importante que la réponse ? Et je n'irais pas me risquer jusqu'à de la métaphysique de comptoirs: "c'est quand le temps pète, que l'avare rie"

"Il a bien une idée de l'heure... Mais sa montre s'étant arrêtée, son idée resta fixe." (Raymond Devos)

Une définition du Temps, est-ce possible ?

Commençons par une définition sans équivoque, celle qui nous est suggérée par wikipedia: "Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde." Très bien, le temps est un concept relié à la notion de changement, posons nous la question, qu'est ce que le changement ? Nouvelle définition de Wikipédia pour éviter toutes équivoques: "Le changement — pris absolument — désigne le passage d'un état à un autre qui peut s'exercer dans des domaines très divers et à des niveaux très divers. L'on parlera, selon la nature, la durée ..." Le changement est donc inhérent à un passage, un changement d'état, une durée. Nous avons donc une définition du temps, dont le temps fait partie, je viens de produire une définition qui utilise le terme à définir ...!

Le temps est une propriété fondamentale, une substance primitive et infinie de l'univers. Or nos sens communs ne sont pas faits pour appréhender l'infini. Le temps ne se peut que par lui même. De fait, alors que tout le monde comprend et sait ce qu'est la nature du temps, il est impossible d'en donner une définition qui ne fasse pas appel à lui !

Plusieurs Temps

Il existe plusieurs temps: celui que l'on perçoit, celui des physiciens et celui des philosophes. Commençons par le temps qu'on perçoit:

Le temps que nous percevons est subjectif et les mots qui empruntent au temps nous éloignent trop souvent de ce qu'il est, de ce que sa substance devrait nous révéler. Nos expressions peuvent le détourner à dessein, mais bien souvent l'utilisent à tort et à travers. Pire, dans certains cas, ils vont jusqu'au contre-sens, dont voici quelques exemples: la temps me tue (ouah !?), juste à temps (comment le temps peut-il être juste ? parle t'on de justice, est-ce un oxymore ?!?) et le fameux: temps s'accélère (avec son corollaire: le temps va de plus en plus vite) ! Sachant qu'une accélération représente la modification affectant la vitesse d'un mouvement en fonction du temps, autrement dit une accélération est une dérivée du temps, comment le temps peut-il être dérivé de lui même ?!?

Le Temps coule

L'analogie fluviale est bien plus perverse. Elle introduit sournoisement des représentations qui nous éloigne de la réalité du concept du temps. Si nous n'y prêtons aucune attention, ces imagent sèment une réelle confusion de ce qu'est le temps. Les périmètres de confusion sont liés à l'observation qu'induisent l'image du fleuve, l'observation se faisant les pieds au sec depuis les berges. Le premier périmètre concerne le temps vu comme un fleuve: un fleuve possède des berges, un lit (que l'on suppose) et ce que cette image introduit est une notion de conteneur et de contenu. Quel peut-être le conteneur du temps ? Le second périmètre provient de la position de l'observateur qui se situe en dehors du fleuve, donc du temps. Comment peut-on se situer en dehors du temps?

La métaphore ignore l'essentiel, nous propose une représentation mentale réductrice, un raccourci si facile qu'il nous éloigne des fondements, si "le peuple a besoin des jeux, il doit se distraire", savoir c'est éclairer dans la nuit, c'est faire reculer l'obscurantisme.

petite récréation: "L'infini ne peut conduire qu'à zéro et réciproquement" (Pierre Dac)

Le temps subjectif ou psychologique est à géométrie variable, sa perception est tantôt plus lente ou tantôt plus rapide suivant qu'on soit occupé ou pas, voire plus âgé ou pas, en descente ou en montée (particulièrement vrai pour le cycliste), en un mot il dépend de nous.

Il sera précis si on est Helvète, et filera si on est tisseuse de bonnes aventures ou de quelqu' autres soieries privée ou pas.

Les philosophes

Quant aux philosophes, j'ai une méfiance naturelle à leur égard du même acabit qu'envers les sondages: leur vérité n'est pas nécessairement mienne et sous couvert de chiffres exacts, les conclusions peuvent ne pas rendre compte de la réalité (paradoxe de Simpson). Je ne nie pas l'apport des philosophes qui est immense en nous ouvrant des voies de réflexion, je ne fais part ici que d'une certaine retenue vis à vis de leurs conclusions.

Pause récréative: le paradoxe de Simpson dont je viens de faire mention et que je vous encourage à découvrir, n'a rien à voir avec le paradoxe de Simpson Omer qui dit: "plus il y a de donuts, plus il y a de trous, plus il y a de trous, moins il y a de donuts, donc plus il y a de donuts et moins il y a de donuts: les paradoxes rendent la vie pas gaie (sentence bateau)".

Le Temps Physique

Le temps physique a, quant à lui, été introduit par Galilée, comme un paramètre de l'équation de la chute des corps. Galilée est considéré par d'aucun comme le premier physicien en introduisant les mathématiques pour décrire le réel, la nature.

Comment les mathématiques, ces objets abstraits, peuvent-ils décrire la nature (un étage de mon ascenseur défrichera l'idée) ?

Un mot sur Giordano Bruno qui fut, juste avant Galilée, un précurseur de théories physiques. Suite à un rêve quasi mystique, qui l'a élevé dans l'univers, Bruno soutiendra Copernic et défendra ardemment une vision où l'univers comme l'infini sont peuplés d'innombrables mondes. Bruno n'hésita pas à contredire l'incontournable Aristote quand il prétendait que la Terre ne tournait pas. La démonstration d'Aristote reposait sur le fait de lâcher un objet du haut d'un arbre: cet objet tombant au pied de l'arbre était la preuve absolue que la Terre ne tournait pas. Si la Terre tournait, l'objet en question serait tombé bien plus loin qu'au pied de l'arbre, élémentaire mon cher Watson ! Giordano fera l'expérience suivante, il laissera choir un objet du haut d'un mat de bateau en mouvement. l'objet tombant exactement au pied du mat, la démonstration était faite que non seulement l'experience d'Aristote ne tenait pas, mais que même après 2 mille ans et une unanimité de tous y compris de l'église, la conclusion était erronée. Bruno, l'ex Dominicain rebelle apportait une nouvelle pierre à l'édifice d'un univers dont la Terre n'est pas le centre . De plus, son expérience introduit la notion de référentiel inertiel qui servira à Galilée: "il est impossible de déceler le mouvement d’un système mécanique par des expériences réalisées à bord de ce système lui-même.”

Bruno finira au bûcher, malgré l'interdiction de fumer a une époque où la religion était une dictature plénipotentiaire et répressive: on pouvait penser a tout du moment qu'on ne disait rien.

Newton et le déterminisme

La pomme et le savant

Après l'immense Galilée, place au non moins immense Newton. Dans son ouvrage de référence "Principes mathématiques de la philosophie naturelle", Newton introduit des notions de cosmologie:

et y ajoute 3 lois, et introduit la gravitation, le tout en latin.

Pour Newton le temps est absolu, ce qui veut dire qu'il est présent partout de la même manière. L'approche de Newton d'un temps absolu implique deux effets: l'effet de simultanéité: deux évènements qui se sont produits au même moment pour un observateur, en est de même pour tous les observateurs. Le second effet introduit par la définition de Newton, concerne l'univers: Une force telle que la gravité fait effet immédiatement et se propage instantanément dans tout l'univers.

Le déterminisme de Newton qui sera théorisé par Laplace, nous dit que du présent nous pouvons connaître le passé et prédire l'avenir. Pour Newton comme pour Laplace, si nous possédons les bonnes formules mathématiques, si nous possédons par ailleurs les bonnes machines à calculer, alors tout dans l'univers peut se prédire. Newton va convaincre avec Leibniz une formidable machine à calculer qu'est l'équation différentielle. C'est à l'aide de l'équation différentielle que va émerger des principes comme la vitesse instantanée et que par ailleurs nous pourrons calculer l'emplacement des planètes. Cette forme de déterminisme sera battue en brèche bien plus tard par deux aspects de la physique moderne: la mécanique quantique ainsi que par la théorie des système dynamique, appelée communément théorie du chaos ou effet papillon.

Henri Poincaré

Henri Poincaré est un immense mathématicien considéré comme l'un des plus grands scientifiques de la fin du 19° siècle. Poincaré a démontré que des lois non linéaires, telles que les lois de la gravitation introduite par Newton, pouvaient engendrer une forme de chaos après une période de linéarité. Le chaos se voit identifier sous la bannière de chaos déterministe (belle contradiction). Non seulement l'univers vient de se dérégler, il n'est plus déterministe, mais en plus il acquiert le titre de chaotique (j'aborde la théorie du chaos ici) Quel est le rapport avec le temps: en introduisant la notion de chaos, Poincaré rend la science raisonnable. Dans l'état de nos connaissances et de nos moyens, le futur ne pourra être déterminé en fonction du présent, nous perdons la maitrise du temps prônée par Newton.

La seconde évolution majeure de ce début de XX siècle sera menée par l'expert technique de 3° classe du bureau fédéral de la propriété intellectuelle de Berne.

Albert Einstein

L'espace-temps

En 1905 Einstein introduit sa théorie de la relativité restreinte, l'univers dispose à présent d'une nouvelle approche et même d'une identité toute neuve puisque désormais, chose nouvelle, il existera en tant qu'objet, à part entière. Le temps et l'espace sont confondus, unis dans leurs intimes, indissociables, bref, ces deux là ne font plus qu'un, on ne saluera jamais assez le caractère écologique de cette démarche qui vise à consolider les ressources. Dans cette nouvelle approche, l'absolu d'Albert n'est plus l'univers mais la vitesse de la lumière. Changement de paradigme. Comme rien ne peut aller plus vite que la lumière, et que espace, temps et lumière sont liés, c'est bien l'espace ou le temps qui se contractent lorsqu'est atteinte la vitesse de la lumière.

Nous venons donc de perdre l'absolu temporel de Newton et par là même la notion de simultanéité: tout devient relatif au référentiel et à l'observateur, il y a autant de temps propres que d'observateurs.


Petite pause distrayante: le paradoxe des jumeaux de Langevin

Vaisseau Milan des guardiens de la Galaxie

Nos 2 jumeaux prennent un verre à la terrasse d'un café, soudain l'un des 2 décide de partir dans l'espace à l'aide d'une très jolie fusée (ressemblant à s'y méprendre au Milan de Star Lorde). Il s'exécute et la fusée le transporte à une vitesse proche de celle de la lumière. Quand le jumeau de la fusée revient sur Terre, son frère est mort de vieillesse. C'est triste, mais les physiciens aiment bien nous mettre à contribution de cette façon, rappelons nous du chat de Schrödinger ! 

Le jumeau sur terre voit s'éloigner son frère qui ira à une vitesse proche de celle de la lumière: Lorsque la vitesse d'un objet approche celle de la lumière: le temps ralentit, l’espace et les distances se contractent, et la masse de l’objet augmente, le temps du jumeau dans la fusée aura un temps propre qui s'écoule plus lentement.

Pourquoi est ce un paradoxe qui n'en est pas un:

  1. la situation devrait être symétrique: les vitesses relatives des jumeaux sont les même.
  2. les 2 jumeaux peuvent s'imaginer que l'autre va à une vitesse proche de celle de la lumière, celui sur terre par rapport à la vitesse de la fusée, celui dans la fusée en considérant son référentiel fixe et donc en appropriant une grande vitesse à la Terre.
L'un des paradoxes vient du fait que la situation devrait être symétrique, mais que le résultat ne l'est pas. Une des raisons tient dans le demi tour de la fusée qui fait changer de référentiel qui introduit une non-symétrie.

"Ce qui m'intéresse dans les articles qui ne m'intéressent pas, c'est que je ne les lis pas. Ça me laisse plus te temps pour lire les autres" (Philippe Geluck).

Comme le disais Desproges: "Tuons le temps en attendant la mort" à voir ici

La flèche du temps

Le principe de causalité a été introduit par Leibniz à l'époque de Newton: toute cause précède ses effets et les effets ne peuvent agir sur les causes, toujours. Le principe de causalité qui sous-tend toute la physique moderne, introduit le concept de cours du temps, mais qu'en est-il de la flèche du temps ?

AU niveau microscopique, au niveau de la matière atomique, les phénomènes sont réversibles, il n'y a donc pas de flèche du temps. Or à notre échelle macroscopique, les évènements sont irréversibles: si je casse un verre en le laissant tomber, il ne pourra se reconstituer, et c'est pourquoi intervient la notion de flèche du temps en relation avec la réversibilité ou symétrie des phénomènes: une particule va de A vers B, alors elle peut aller de B vers A, à ne pas confondre avec le cours du temps.

La grande question est, d'où surgit cette irréversibilité qui n'est pas présente à l'échelle microscopique, mais qui l'est à notre échelle macroscopique ? et la réponse est: ?

En fait, certaines récentes découvertes on fait valoir une forme d'irréversibilité, y compris au niveau microscopique: certaines particules élémentaires, comme entre autres les kaons neutres, ne se comporteraient pas à l'instar de leurs petits camarades, et introduiraient des comportements irréversibles. Pour aller plus loin sur le sujet il convient de définir les lois de symétrie CPT, ce sera l'objet d'un autre étage de mon ascenseur (chronique, article, essai transformé ou pas, allez les petits !)

Et une petite tautologie sur le temps pour la route: "la fin n'a jamais été aussi près".

Et pour finir quelques idées personnelles

Le côté paradoxal de la physique est qu'elle introduit le temps comme paramètre dans nombre d'équations alors que dans le même temps (<- et hop) celui ci ne dispose d'aucune définition !

L'univers est en expansion et cette expansion s'accélère. Des lors, peut on imaginer une accélération qui amènerait tous les constituants de l'univers à la vitesse de la lumière. Cette vitesse étant une limite absolue, la vitesse relative des composants deviendrait nulle. A ce stade le temps se figerait puisqu'il n'y aurait plus de mouvement. Pourquoi ne pas imaginer qu'un univers sans temps disparaitrait instantanément en se contractant jusqu'à la singularité primitive. L'univers ramené à la singularité primitive ferait alors resurgir le temps et l'univers renaitrait. Pas de boucle puisque le temps s'est arrêté, mais pas de recommencent non plus ...

"L'éternité c'est tres long ... Surtout vers la fin" (Woody Allen)

M'étant inspiré d'Etienne Klein, je le remercie pour la clarté de son propos et sa capacité de vulgarisation.

Remonter le temps