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Cosmologie. A propos du temps

Nous avons souvent consacré des articles à l'étude du temps. Mais le sujet est inépuisable, et semble devoir l'être de plus en plus.

Le dernier de ces articles, en date du 22/04/2018,  Nouvelles hypothèses concernant la relation entre l'espace-temps et le monde quantique est référencé sous http://www.europesolidaire.eu/article.php?article_id=3006&r_id=&t=Cosmologie.%20Nouvelles%20hypoth%E8ses%20concernant%20la%A0relation%20entre%20l%27espace-temps%20et%20le%20monde%20quantique

Faut-il rappeler que pendant des millénaires l'humanité a vécu ce que les philosophes ont très vite nommé le temps sans chercher à le définir. Il est par contre apparu très vite nécessaire de le mesurer, ne fut-ce approximativement, dans le cadre des activités sociales quotidiennes ou annuelles réglées par le langage: l'écoulement du jour et de la nuit, celui des saisons, suffisait à cette fin.

Avec l'invention des horloges de précision, qui ont progressivement remplacé celles approximatives des églises, il est vite apparu que ces horloges définissaient, non un temps absolu, mais des temps variables selon les pays et même leurs altitudes. Le temps, en ce qui concernait sa nature et non seulement ses manifestations, est devenu un objet d'étude pour les premiers scientifiques. Mais très vite, ils ont compris qu'ils étaient incapable de le comprendre ou l'expliquer, contrairement par exemple à la force de gravité.

Aujourd'hui il en est – dramatiquement – de même. Le temps est bien décrit par les principales théories physiques, mais de façon contradictoire selon les unes et les autres. De plus ces descriptions ne correspondent aucunement à notre intuition de ce qu'est le temps.

Ainsi, dans la théorie de la relativité générale d'Einstein, le temps, combiné à l'espace, sous le terme d'espace-temps, est présenté comme une réalité physique. Elle est soumise au champ gravitationnel des objets massifs. Ainsi le temps passe plus lentement sous l'influence d'un corps massif tel que la Terre.

Ceci, comme indiqué plus haut a été confirmé par l'expérience. Dans le cadre des futurs voyages interplanétaires, un astronaute situé dans l'espace profond vieillira beaucoup moins vite que son frère jumeau resté sur Terre. On peut imaginer leur surprise quand ils se retrouveront.

Pour la physique quantique, au contraire, le temps est considéré comme fait d'infimes particules, sans durée ni espace, qui se conjuguant avec d'autres particules elles-aussi quantiques, donnent naissance à des objets de la physique macroscopique. Comme les principes de la physique quantique sont vérifiés tous les jours, nous devons aussi admettre que le temps est fait de particules intemporelles. Inutile de préciser que cela est parfaitement contre-intuitif.

La seconde loi de la thermodynamique

La seconde loi de la thermodynamique permet-elle de donner une base au temps? Selon celle-ci tout système ordonné, dit de basse entropie ne peut que se désordonner. L'inverse n'est pas possible. On ne peut remonter, à énergie égale, du désordre à l'ordre. Autrement dit, l'entropie ou le désordre dans l'univers ne cesse de croitre. Ainsi serait défini la « flèche » du temps.

Concernant l'univers, celui-ci à son origine était extrêmement ordonné: un ensemble gigantesque d'atomes tous les mêmes constituant le gaz primitif. Quand ces atomes se sont conjugués pour donner naissance à ceux composant les différents corps apparus au cours de l'évolution, le désordre n'a cessé de s'étendre. Il le fait encore sur Terre avec le développement de la vie.

Il paraitra curieux d'appeler désordre ce qui nous apparaît comme une suite de systèmes ordonnés, mais ceux-ci ne le sont qu'à leur seule échelle, mais non à celle de l'univers. Si l'on pouvait se mettre à la place de l'univers primitif, apparu immédiatement après le big bang, on ne verrait qu'un foisonnement de systèmes plus désordonnés les uns que les autres.

Cependant la seconde loi de la thermodynamique ne s'applique qu'à des systèmes fermés où l'énergie totale demeure inchangée. Rien ne prouve que ce soit le cas au niveau de l'univers entier. Tout semble montrer qu'il s'étend actuellement sans limites. De plus certaines parties de l'univers peuvent se comporter différemment des autres. Dans ce cas les règles relatives à l'entropie pourront s'appliquer différemment au cours de l'évolution, ou dans certaines partie de l'univers au regard des autres.

Autrement dit rien ne permet d'affirmer que le temps trouve son fondement dans la seconde loi de la thermodynamique.

L'absence de temps en physique quantique

Concernant la physique quantique, constamment vérifiée aujourd'hui, rappelons-le, elle ne tient aucun compte ni du temps ni de l'espace. Ceux-ci n'apparaissent que lorsque des systèmes macroscopiques ordonnés dans le temps, « observent », autrement dit interagissent avec des systèmes quantiques. Ces systèmes eux-mêmes "émergent" de façon aléatoire à partir de "fluctuations" de particules quantiques. A ce moment, ils créent le temps, temps qui n'est pas essentiel au regard de l'univers dans sa globalité. Encore faut-il considérer qu'en physique quantique, l' « observation » ne fait pas apparaître des systèmes bien définis au regard de leurs différents paramètres, mais des probabilités statistiques. Ceci, défini par le principe d'incertitude dit de Heinsenberg, se traduit par des incertitudes analogues concernant le temps. Il n'y a pas un temps absolu, mais des temps différents selon les observations. Ceci s'applique au niveau de tous les objets de la physique macroscopique, y compris à notre niveau.

Autrement dit le temps n'est pas fondamental, même à notre niveau.

Faut-il s'en étonner? Nous ne connaissons, malgré toute notre science, qu'une part infime de l'univers. De nombreux domaines restent à découvrir. Notre perception du temps en fait certainement partie.

04/05/2018
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