Site de vulgarisation scientifique d'Etienne Klein
"Il me plaît de penser que la physique est une sorte d’alpinisme intellectuel consistant à grimper jusqu’à des hauteurs himalayennes où le logos est rare et la vérité mutique."
Le temps est une « chose » introuvable dont l’existence ne fait aucun doute. Une « chose » dont tout le monde parle mais que personne n’a jamais vue. Nous voyons, entendons, touchons, goûtons dans le temps, mais non le temps lui-même. Contre toute attente, Chronos est un planqué, un caméléon qu’il faut débusquer sous nos habitudes de langage et de perception. Pour le déjouer, il va falloir l’effeuiller peu à peu, le déshabiller, le distinguer de ses effets les plus sensibles : la durée, la mémoire, le mouvement, le devenir, la vitesse, la répétition… Parce que les horloges ne mesurent pas forcément du temps. Parce que le temps est toujours là alors qu’on dit qu’il s’écoule. Et qu’il existe indépendamment de ce qui survient, se transforme, vieillit et meurt. Aujourd’hui, le regard le plus audacieux et le plus déconcertant sur le temps, c’est la physique qui le porte. De Galilée à Einstein, puis de l’antimatière aux supercordes, elle n’a cessé d’approfondir la question jusqu’à ouvrir des perspectives qui donnent le vertige : le temps a-t-il précédé l’Univers ? Comment s’est-il mis en route ? Pourrait-il inverser son cours ? l’interrompre puis le reprendre ? Existerait-il plusieurs temps en même temps ? Au bout du compte, le temps pourrait ne plus du tout se ressembler.
Introduction
Loi de la chute des corps, théorème d’Aristote, raisonnement de Galilée (en note)
Evolution du statut du temps en physique moderne
Temps et phénomènes
I. L’horloge est-elle si parlante ?
Les horloges : le temps avatar de l’espace, le mouvement et la durée
Le Temps dans l’Histoire : Egyptiens, vie monacale, tours d’horloge
II. Le mot « temps » ou l’embarras des dictionnaires
Le temps : un concept familier ? Prétendues définitions du temps, entre succession, simultanéité et durée
Citations : Platon, Aristote, Giono, Pascal, Montaigne, saint Augustin
Limites et abus du langage
Le temps « passe »-t-il ? Citations : Heidegger, Ronsard, Wittgenstein
III. Un fleuve qui ne coule pas de source
Métaphore du fleuve : a priori clandestins, moteur et « vitesse » du temps par analogie
IV. Les temps d’avant Chronos
« Début » du temps dans les mythes : Ouranos, Gaïa, Kronos et Chronos ; hindouisme ; temps et devenir
V. L’arrêt du temps ou l’abolition du monde
Arrêt du temps : amour (Schrödinger), science-fiction
VI. Avec le temps, tout ne s’en va pas
Débat entre Parménide et Héraclite, prise de position de la physique
Théorème de Noether, conservation de l’énergie, invariance des lois physiques dans le temps, Univers primordial et collisionneurs
VII. L’ennui ou le temps mis à nu
Expérience de l’ennui au plus proche du temps physique
Mathématisation du temps (Galilée, Newton) ; temps chez les Chinois ; thèse de Bergson
VIII. Qu’est-ce qui fait passer le temps ?
Problèmes posés par la ligne du temps : moteur du temps, spatialisation du temps (Bergson) et extériorité au temps (saint Augustin)
IX. L’éternel retour ou les vices du cercle
Paradoxes du temps cyclique
Eternel retour : stoïciens, hindous, Nietzsche, Schopenhauer
X. La causalité ou l’impossible tic-tac
Temps linéaire et christianisme
Principe de causalité : Leibniz, paradoxes d’un temps cyclique
Causalité et physique quantique, onde de probabilité (Born) ; conséquences
XI. « Voyages » dans le temps et autres uchronies
Voyages dans le temps, science-fiction, paradoxes temporels
XII. L’antimatière ou la fin du voyage
Gravitation et relativité générale (Einstein), modèle de Gödel, matière exotique et trous de vers ; protection chronologique de Hawking pour sauver la causalité
Prédiction théorique des antiparticules (Dirac) et confirmations expérimentales
Remarque sur l’espace
XIII. 1905 : le « maintenant » fait ses adieux à l’Univers
Remise en cause du « maintenant », fin du temps absolu de Newton
Rappels : mécanique classique (Galilée) et théorie de l’électromagnétisme
Relativité restreinte (Einstein) : mort de l’éther, invariance de la vitesse de la lumière, espace-temps, dilatation des durées (exemple des muons), notion de simultanéité, respect de la causalité
XIV. L’avenir existe-t-il déjà dans le futur ?
Lieu de l’avenir (saint Augustin)
Idée d’univers-bloc (Weyl, Damour)
XV. Le temps fait-il flèche de tout bois ?
Distinction cours du temps (causalité) / flèche du temps (irréversibilité)
Exemple d’expérience réversible avec des boules de billard
Second principe de la thermodynamique (Carnot, Clausius), entropie, équation de la chaleur (Fourier)
Travaux de Boltzmann et théorème de récurrence de Poincaré
Physique quantique : réduction de la fonction d’onde, décohérence ; expériences d’Haroche
Flèche du temps cosmique liée à l’expansion de l’univers
XVI. La bande des kaons met le temps sens dessus dessous
Renversement du temps « T », parité « P », conjugaison de charge « C »
Invariance CPT (Pauli)
Violation de CP par les kaons neutres et les mésons beaux
Mystère de la domination de la matière sur l’antimatière, propositions d’explication (Sakharov)
XVII. 2002 : le temps cosmique s’accélère-t-il ?
Expansion accélérée de l’univers, observation des supernovae, constante cosmologique (Einstein, Hubble)
Cosmologie quantique (Hawking, Penrose)
Un temps accéléré ?
XVIII. Du temps… seulement de temps en temps ?
Un temps discontinu ?
Découverte des quanta (discontinuité)
Espace discret, géométries non commutatives (Connes)
XIX. Danse des supercordes et valse à plusieurs temps
Des temps en même temps ?
Interaction électrofaible ; LEP au CERN
Gravitation et modèle standard ; théorie des supercordes
Correspondance gravitation – électromagnétisme (Kaluza, Klein)
Preuve expérimentale de la théorie des cordes
Dimensions temporelles enroulées
XX. Théories cherchent origine du temps, désespérément
Origine du temps, temps cosmologique, aporie (Kant)
XXI. Esprit iconoclaste, donc montre utile
Temps psychologique (voir Proust en note), comparaison avec le temps physique ; notion de durée (citation de Bachelard)
Vision idéaliste du temps (Kant) dépassée
XXII. Infinis déploiements de l’instant présent
Densité du présent psychologique (saint Augustin, Pascal en note)
Présent et éternité (Thomas d’Aquin)
XXIII. L’inconscient ou le temps privé de cours
Temps et inconscient, faculté d’oubli, mémoire (Freud)
XXIV. Le physicien, le romantique et le jaloux ou les drames de l’impossession
Le physicien, le romantique et le jaloux ; Proust
XXV. La physique aurait-elle oublié la mort ?
Peur de la mort ; remise en cause des idées d’Aristote par Galilée
La mort, un habit du temps ?
Relations entre la physique et le vivant (Canguilhem)
La mort comme source du concept habituel de temps (Montaigne, Heidegger)
Carpe diem !