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Une brève histoire du temps

Publié en ligne le 14 août 2005 - Science
par Philippe Gauthier

Si vous avez l’impression de continuellement manquer de temps, vous avez raison : le temps n’existe pas, aux yeux d’un des spécialistes mondiaux de cette épineuse question.

La première difficulté est d’ordre sémantique. « Le mot temps ne dit rien de la chose qu’il désigne », faisait remarquer Etienne Klein, considéré comme l’une des sommités de la physique française, lors d’une conférence tenue récemment à l’Université de Montréal. « De plus, on le retrouve dans toutes sortes d’expressions contradictoires et qui encadrent notre façon de penser le temps. Par exemple, si l’on compare le temps à un fleuve qui coule, tout ce qu’on peut dire de ses berges, c’est qu’elles échappent au temps qui, lui, s’écoule. »

Nos instruments pour mesurer le temps posent eux aussi problème. Une montre ne mesure pas le temps, mais plutôt une durée, ce qui n’est pas la même chose. De plus, cette durée est représentée par un espace, celui parcouru par une aiguille. « La confusion entre temps et espace mène à des questions pas évidentes », souligne le physicien. Où est demain ? Où va le présent lorsqu’il devient passé ?

Ces questions, qui fascinaient déjà les philosophes grecs, ont occupé les penseurs durant 2000 ans. Sans résultat. Lorsque Galilée développe sa théorie de la chute des corps, vers 1604, il utilise le temps comme variable, mais il renonce à le définir. Son équation est pourtant la première de l’histoire à faire appel au temps comme variable. Elle est aussi considérée comme l’acte fondateur de la physique moderne.

La question du temps conduit aussi au principe de causalité, selon lequel il y a d’abord une cause, puis un effet : c’est une conséquence du temps qui s’écoule toujours dans la même direction.

C’est en se basant sur cette notion qu’Einstein élabore en 1905 sa fameuse théorie de la relativité restreinte. Oui, la cause vient toujours avant l’effet. Mais selon la vitesse à laquelle se déplace l’observateur, la durée écoulée entre la cause et l’effet peut varier. Il n’y a plus de chronomètre universel - c’est la fameuse histoire de l’astronaute partant pour un court voyage dans les étoiles, à la vitesse de la lumière, et qui constate à son retour sur Terre que plusieurs générations se sont écoulées.

Étrange ? Il y a mieux. Durant les années 1920, le physicien britannique Paul Dirac s’intéresse aux petites particules qui composent les atomes. Elles vivent, meurent et se déplacent si vite, raisonne-t-il, qu’il faut avoir recours à la relativité d’Einstein pour les décrire. Mais ceci implique que du point de vue de l’observateur, certaines particules paraissent mourir avant de naître.

Comme ceci viole le principe de causalité, Dirac réécrit ses équations. Le résultat, à prime abord, ne paraît pas mieux, car il suppose l’existence d’une énergie négative, une anti-matière qui remonterait le cours du temps plutôt que de le descendre. La communauté scientifique est d’abord sceptique, mais l’existence de l’anti-matière est démontrée quelques années plus tard.

« L’anti-matière est une découverte fondamentale, conclut Étienne Klein. Dirac avait imaginé son existence parce qu’il s’agissait du seul moyen de respecter le principe de causalité, c’est à dire l’idée que le temps s’écoule dans un seul sens. Sa découverte est une preuve matérielle de l’existence de cette contrainte : on ne peut pas revenir en arrière pour agir sur les causes. En ce sens, l’anti-matière implique aussi l’impossibilité du voyage dans le temps. »


Mots-clés : Science


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