Bien que le phénomène du temps semble intuitivement clair et qu’il soit un concept fondamental en philosophie et en science, une définition précise du temps n’a pas encore été élaborée. Dans cet article, nous examinerons quelques concepts de base du temps d’un point de vue scientifique.
Table des matières
La physique classique
La physique classique s’est développée avant l’émergence de la théorie de la relativité d’Einstein et de la théorie quantique. Selon la conception classique du temps, le temps est une quantité continue qui n’est déterminée par rien et qui est une caractéristique a priori du monde. Le temps est la condition de base de tout processus dans le monde. Ce temps s’écoule de la même manière pour tous les processus et en tous points du monde, et rien ne peut affecter le cours du temps. Bien que les corps et les processus puissent accélérer et décélérer, l’écoulement du temps est uniforme. À cet égard, du point de vue de la physique classique, le temps est qualifié d’absolu. Ces propriétés du temps ont été décrites par Isaac Newton dans son ouvrage «Les débuts mathématiques de la philosophie naturelle» en 1687.
«Les débuts mathématiques de la philosophie naturelle» par Isaac Newton
En mécanique classique, le passage d’un référentiel (inertiel) à un autre est décrit par les transformations dites de Galilée. Les équations de la mécanique de Newton sont invariantes par rapport à ces transformations, d’où émerge l’absoluité du temps.
Il convient de noter qu’en physique classique, aucun axe spécifique n’est attribué au temps, car dans le cadre de ce concept, l’écoulement du temps dans la direction opposée est équivalent à son écoulement habituel.
La thermodynamique
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Contrairement à la physique classique, la thermodynamique affirme que le temps est irréversible en vertu de la deuxième loi de la thermodynamique. Selon cette loi, il existe une fonction d’état, l’entropie, qui ne diminue dans aucun processus dans les systèmes fermés. Si le temps pouvait s’écouler en sens inverse, l’entropie diminuerait dans ces systèmes, ce qui contredit la loi susmentionnée.
La thermodynamique se caractérise par l’exigence stricte de l’existence d’un axe temporel.
La mécanique quantique
Pour l’essentiel, le concept de temps dans la mécanique quantique est similaire à l’interprétation de la physique classique, c’est-à-dire que le temps s’écoule uniformément. Cependant, la principale différence de cette définition est l’irréversibilité du temps. Cela est dû au fait que le processus de mesure est asymétrique dans le temps. Une mesure effectuée à ce moment précis donnera des informations sur l’état d’un objet dans le passé, mais donnera un nouvel état dans le futur.
Physique relativiste (théorie de la relativité d’Einstein)
Le concept de temps le plus populaire aujourd’hui est la définition du temps dans la théorie de la relativité d’Einstein.
Albert Einstein sur la plage (1939), probablement en train de réfléchir à la physique
Il convient tout d’abord de noter les postulats de base de ce concept :
- La vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les systèmes de coordonnées qui se déplacent les uns par rapport aux autres de manière uniforme et rectiligne.
- Les lois physiques sont les mêmes dans tous les systèmes de coordonnées qui se déplacent les uns par rapport aux autres de manière uniforme et rectiligne.
- Tout événement ne peut affecter que les événements qui se produisent après lui et n’affecte pas les événements qui se produisent avant lui.
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Sur la base des postulats ci-dessus, on peut affirmer que des événements qui se produisent simultanément dans un cadre de référence peuvent ne pas être simultanés dans un autre cadre de référence se déplaçant par rapport au premier cadre de référence. Ainsi, selon ce concept, l’écoulement du temps dépend du mouvement du cadre de référence choisi. En d’autres termes, la vitesse d’une montre dépend de la personne qui la porte. L’aspect le plus intéressant de cette théorie est l’influence de la gravité sur l’écoulement du temps. Dans le cadre de ce concept, l’espace et le temps ne sont pas des parties indépendantes d’un continuum espace-temps. Ainsi, à proximité d’objets massifs, non seulement l’espace est déformé, mais la vitesse d’écoulement du temps est également modifiée.
Distorsion de l’espace-temps résultant d’une perturbation gravitationnelle
En physique relativiste, le temps est défini comme le quatrième axe de coordonnées du système de coordonnées, dont les trois autres axes représentent les trois coordonnées spatiales de «notre monde tridimensionnel». Ainsi, chaque corps possède ce que l’on appelle la ligne du monde. Si nous considérons un corps donné dans le système de coordonnées quadridimensionnel mentionné, il sera représenté par un ensemble étendu de ces corps. En d’autres termes, à chaque moment de son existence, le corps sera représenté dans le système de coordonnées quadridimensionnelles, en fonction de sa position spatiale et temporelle.
La ligne du monde humaine (simplifiée), où X et Y sont deux coordonnées spatiales et T une coordonnée temporelle.
Qu’est-ce que le temps ?
Sur la base de ce qui précède, il est clair que l’humanité n’a aucune idée de ce qu’est le temps. Les théories énumérées ici tentent seulement de définir mathématiquement (et géométriquement) le temps comme quelque chose qui peut être utilisé dans d’autres calculs pour expliquer les phénomènes observés.
En s’appuyant sur les postulats qui découlent des concepts de base du temps, on peut tenter de formuler la définition subjective suivante :
«Le temps est un paramètre géométrique a priori qui caractérise le mouvement, détermine la durée d’existence de tous les processus, est une condition d’existence du changement. Il fait partie intégrante du continuum espace-temps, dont il est la quatrième coordonnée avec les trois coordonnées spatiales. Le temps est capable de se courber à la suite d’une perturbation gravitationnelle et est irréversible. Ce phénomène est relatif et dépend du choix du référentiel et de sa vitesse. Il est soumis au postulat de causalité, selon lequel tout événement ne peut affecter que les événements qui se produisent après lui et n’affecte pas les événements qui se produisent avant lui».
Tableau de Salvador Dalí «La permanence de la mémoire», 1931.
Ce phénomène est impossible à imaginer, et c’est pourquoi les scientifiques du monde entier tentent de l’expliquer mathématiquement, ce qui reste une tâche impossible et provoque de nombreux désaccords au sein de la communauté scientifique. Si vous posez la question à un scientifique : «Qu’est-ce que le temps ?», il vous répondra très probablement : «C’est quelque chose qui est mesuré par une horloge».
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023