Le temps existe-t-il vraiment?

Le temps est certainement un sujet très complexe en physique, et il y a des gens qui croient que le temps n'existe pas réellement. Un argument commun qu'ils utilisent est qu'Einstein a prouvé que tout est relatif, donc le temps n'est pas pertinent. Dans le livre le plus vendu Le secret, les auteurs disent que "le temps n'est qu'une illusion". Est-ce vraiment vrai? Le temps n'est-il que le fruit de notre imagination?

Chez les physiciens, il ne fait aucun doute que le temps existe vraiment, vraiment. C'est un phénomène mesurable et observable. Les physiciens sont juste divisés un peu sur les causes de cette existence et ce que cela signifie de dire qu'elle existe. En effet, cette question borde le domaine de la métaphysique et de l'ontologie (la philosophie de l'existence) autant qu'elle le fait sur les questions strictement empiriques du temps que la physique est bien outillée pour aborder..

La flèche du temps et de l'entropie

L'expression "la flèche du temps" a été inventée en 1927 par Sir Arthur Eddington et popularisée dans son livre de 1928 La nature du monde physique. Fondamentalement, la flèche du temps est l'idée que le temps s'écoule dans une seule direction, par opposition aux dimensions de l'espace qui n'ont pas d'orientation préférée. Eddington fait trois remarques spécifiques concernant la flèche du temps:

1. Il est clairement reconnu par la conscience.
2. Il est également insisté sur par notre faculté de raisonnement, qui nous dit qu'un renversement de la flèche rendrait le monde extérieur insensé.
3. Elle n'apparaît dans les sciences physiques que dans l'étude de l'organisation d'un certain nombre d'individus. Ici, la flèche indique le sens de l'augmentation progressive de l'élément aléatoire.

Les deux premiers points sont certainement intéressants, mais c'est le troisième point qui capture la physique de la flèche du temps. Le facteur distinctif de la flèche du temps est qu'elle pointe dans le sens d'une entropie croissante, selon la deuxième loi de la thermodynamique. Les choses dans notre univers se décomposent comme un cours de processus naturels et temporels… mais elles ne retrouvent pas spontanément l'ordre sans beaucoup de travail.

Cependant, il y a un niveau plus profond dans ce que dit Eddington au point trois, à savoir que «cela ne fait aucune apparition dans les sciences physiques sauf…» Qu'est-ce que cela signifie? Le temps est partout en physique!

Bien que cela soit certainement vrai, la chose curieuse est que les lois de la physique sont "réversibles dans le temps", c'est-à-dire que les lois elles-mêmes semblent fonctionner parfaitement si l'univers était joué à l'envers. Du point de vue de la physique, il n'y a pas vraiment de raison pour que la flèche du temps avance nécessairement.

L'explication la plus courante est que dans un passé très lointain, l'univers avait un degré d'ordre élevé (ou une faible entropie). En raison de cette «condition aux limites», les lois naturelles sont telles que l'entropie augmente continuellement. (C'est l'argument de base avancé dans le livre de Sean Carroll de 2010 De l'éternité à ici: la quête de la théorie ultime du temps, mais il va plus loin pour suggérer des explications possibles pour lesquelles l'univers a peut-être commencé avec autant d'ordre.)

Le secret et le temps

Une idée fausse répandue par une discussion peu claire de la nature de la relativité et d'autres physiques liées au temps est que le temps n'existe pas, en fait, du tout. Cela se rencontre dans un certain nombre de domaines qui sont généralement classés comme pseudoscience ou même mysticisme, mais je voudrais aborder une apparence particulière dans cet article.

Dans le livre d'entraide le plus vendu (et la vidéo) Le secret, les auteurs avancent l'idée que les physiciens ont prouvé que le temps n'existe pas. Considérez quelques-unes des lignes suivantes de la section "Combien de temps faut-il?" dans le chapitre "Comment utiliser le secret" du livre:

"Le temps n'est qu'une illusion. Einstein nous l'a dit."

"Ce que les physiciens quantiques et Einstein nous disent, c'est que tout se passe simultanément."

"Il n'y a pas de temps pour l'Univers et il n'y a pas de taille pour l'Univers."

Les trois déclarations ci-dessus sont catégoriquement fausses, selon plus les physiciens (en particulier Einstein!). Le temps fait en fait partie intégrante de l'univers. Comme mentionné précédemment, le concept très linéaire du temps est lié au concept de la deuxième loi de la thermodynamique, qui est considérée par de nombreux physiciens comme l'une des lois les plus importantes de toute la physique! Sans le temps en tant que propriété réelle de l'univers, la deuxième loi perd tout son sens.

Ce qui est vrai, c'est qu'Einstein a prouvé, par sa théorie de la relativité, que le temps en soi n'était pas une quantité absolue. Au contraire, le temps et l'espace sont unis d'une manière très précise pour former l'espace-temps, et cet espace-temps est une mesure absolue qui peut être utilisée - encore une fois, d'une manière mathématique très précise - pour déterminer comment différents processus physiques dans différents les emplacements interagissent les uns avec les autres.

Cela ne ne pas signifient cependant que tout se passe simultanément. En fait, Einstein croyait fermement sur la base des preuves de ses équations (telles que E = mc²) - qu'aucune information ne peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière. Chaque point de l'espace-temps est limité dans la façon dont il peut communiquer avec d'autres régions de l'espace-temps. L'idée que tout se passe simultanément est exactement contraire aux résultats développés par Einstein.

Ceci et d'autres erreurs de physique dans Le secret sont parfaitement compréhensibles car le fait est que ce sont des sujets très complexes, et ils ne sont pas nécessairement complètement compris par les physiciens. Cependant, ce n'est pas parce que les physiciens n'ont pas nécessairement une compréhension complète d'un concept tel que le temps qu'il est valide de dire qu'ils n'ont aucune compréhension du temps, ou qu'ils ont qualifié le concept entier d'irréel. Ils n’ont certainement pas.

Transformer le temps

Une autre complication dans la compréhension du temps est démontrée par le livre de Lee Smolin 2013 Le temps renaît: de la crise de la physique à l'avenir de l'univers, dans lequel il soutient que la science (comme le prétendent les mystiques) traite le temps comme une illusion. Au lieu de cela, il pense que nous devrions traiter le temps comme une quantité fondamentalement réelle et, si nous le prenons au sérieux en tant que tel, nous découvrirons les lois de la physique qui évoluent avec le temps. Il reste à voir si cet appel débouchera sur de nouvelles perspectives sur les fondements de la physique.

Sous la direction d'Anne Marie Helmenstine, Ph.D.