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    Comprendre la nature du temps  
    Laurent Pericone - Les cahiers de Science & Vie, no.134 - 2013-01-01      
    Depuis que l'homme a commencé à observer et mesurer le temps, il n'a eu de cesse de tenter de percer les mystères de sa nature. Penseurs et scientifiques apportent leur pierre à l'édifice pour appréhender une notion aux contours flous.  
Table des matières   Le temps observé  
     
    Le temps fabriqué  
     
    Le temps mesuré  
     
    D'hier à aujourd'hui  
     
    Comment définir le temps ? C'est un des phénomènes les plus étranges qui existent : sa réalité nous paraît évidente, mais personne ne sait la démontrer. Aux premiers temps de la chrétienté. saint Augustin confessait déjà son trouble : «Quand on ne me le demande pas, je sais ce qu'est le temps; quand on me le demande, je ne le sais plus.» L'exercice semble délicat car le temps englobe plusieurs concepts : la simultanéité, la succession et la durée. Le même mot permet de signifier le changement, l'évolution, la répétition ou encore le devenir…  
    Peut-on s'interroger sur la nature de l'instant présent, par exemple ? Depuis des siècles, ce questionnement a agité penseurs et philosophes. Aristote avait déjà bien observé les limites d'une relie analyse : «Puisque le passé n'est plus, puisque l'avenir n'est pas encore, puisque le présent lui-même a déjà fini d'être dès qu'il a commencé d'exister, comment pourrait-il y avoir un être du temps ? » Le présent passe puisqu'il n'est pas toujours le même et il ne passe pas puisque nous ne quittons un instant présent que pour en retrouver un autre. «Le présent a ceci de paradoxal qu'il est à La fois persistant et éphémère : toujours là mais pas toujours identique à lui-même, son advenance imbrique la permanence et le changement», observe avec finesse le physicien Étienne Klein.  
   

La conscience de la durée

 
    La polémique sur la nature du temps oppose physiciens et philosophes. Pour les premiers, c'est une donnée objective, indépendante de la réalité humaine; pour les seconds, c'est une notion innée n'existant que dans l'esprit des hommes. Descartes, puis Kant, ont théorisé cette représentation subjective du temps : c'est une manière de saisir ensemble les événements reposant sur la conscience humaine. Plus près de nous, Henri Bergson a développé une approche originale. Puisqu'on peine à définir le temps objectif, le philosophe propose d'adopter le temps subjectif, vécu et ressenti par chaque être humain. Il associe le temps à la notion de durée, car l'homme a la conscience intime de vivre dans la durée.  
    Mais cette durée, comment la représenter - par une ligne ou un cercle ? Le temps s'écoule-t-il ou se régénère-t-i! ! Durant des siècles, c'est la forme du cercle qui séduit les grandes civilisations car elle figure la perfection, à l'image des cycles du Soleil, de la Lune ou des saisons. Chez les stoïciens, le monde disparaît pour ensuite se régénérer à l'identique : ce qu'on nomme avenir n'est que du passé qui va revenir. Plus généralement, on dit que dans les cultures où le divin est moins éloigné de l'homme, comme en Inde, c'est le caractère cyclique du temps qui domine. Le temps linéaire s'est pourtant imposé car il répond au principe de causalité : la cause d'un phénomène est forcément antérieure au phénomène lui-même, et lorsqu'un événement a eu lieu, il est impossible d'y revenir. La «flèche du temps» a une direction et une seule… Les astronomes nous apprennent d'ailleurs que l'histoire de l'Univers s'est déroulée dans le même sens depuis sa naissance, il y a 13,7 milliards d'années, jusqu'à la formation de la Terre (4,5 milliards d'années) et l'apparition de la vie (3,5 milliards).  
   
 
   

Comment représenter le temps physique ? Si les formes courbes ont longtemps été utilisées, la linéarité s'est ensuite imposée, représentée par la flèche du temps allant du passé vers le futur…

 
   

«Nous sommes nos propres horloges»

 
    Ce temps linéaire, l'homme le perçoit d'abord parce qu'il se sent vieillir. C'est sa manifestation la plus simple et la plus irrémédiable. «Nous ne cessons jamais d'envisager le temps par rapport à notre corps. Nous qui nous regardons et nous sentons vieillir chaque jour, nous sommes nos propres horloges», observe l'essayiste et romancier Umberto Eco. Mais l'être humain est aussi sensible au temps psychologique ou subjectif. Et ce dernier est un véritable défi à l'entendement… Le temps subjectif ne s'écoule pas de la même manière pour chacun d'entre nous et brouille les frontières entre le passé récent, le présent et l'avenir proche. Il a son élasticité propre et semble varier selon les âges de la vie et les circonstances. Le temps du travail semble plus lent que celui des loisirs; le temps de l'attente semble s'étirer alors que celui des retrouvailles Ou du bonheur est souvent fugace". Et plus on a vécu, plus le temps paraît s'accélérer à l'aune de notre passé.  
    Pour vivre en société, les hommes ont redoublé d'imagination. Ils n'ont eu de cesse d'observer la nature, l'alternance du jour et de la nuit, le retour des saisons ou le mouvement des étoiles… En parallèle, ils ont tenté de dompter ce temps si mystérieux en élaborant des calendriers et des horloges pour déterminer la durée d'une journée de travail ou la vitesse d'un coureur à pied. «Ces séquences récurrentes. comme le rythme des marées ou le battement du pouls, furent utilisées pour harmoniser les activités humaines et pour les ajuster à des processus extérieurs à eux, de La même manière que le furent à des stades ultérieurs les symboles récurrents sur les cadrans de nos horloges», expliquait Norbert Elias. Pour le sociologue, le temps est avant tout un «symbole social» résultant d'une volonté de standardisation à l'échelle de la société.  
   

Au temps objectif prôné par les physiciens, les philosophes opposent le temps subjectif de l'humain

 
   
 
   

Le temps subjectif a son élasticité propre. Ainsi, plus on a vécu, plus le temps semble s'accélérer. (Les Trois Âges de l'Homme de Giorgione, v. 1500-1501)

 
    Ce temps «inventé» n'a néanmoins pas contribué à améliorer la connaissance de sa nature. Jusqu'au XVII< siècle, le temps demeure centré sur les communautés humaines. Il a une utilité sociale en permettant aux hommes de vivre ensern ble mais ne sert pas à étudier des phénomènes naturels. La science expérimentale va lui donner un nouveau statut. C'est d'abord Galilée (1564- 1642) qui considère le temps comme une grandeur quantifiable susceptible de mesurer le mouvement. Le savant toscan utilise le temps plutôt que l'espace parcouru comme paramètre fondamental de son expérience de la chute des corps. Et conclut avec justesse que la vitesse acquise est proportionnelle à la durée de la chute.  
   

La théorie du temps absolu de Newton

 
    Avec la précision grandissante des horloges, le temps devient une unité de mesure fiable. Quelques années après Galilée, le physicien anglais Newton (1642-1727) élabore sa théorie du temps absolu, une définition qui a dominé les sciences durant deux siècles. «Newton pensait que l'on pouvait mesurer sans ambiguïté l'intervalle de temps séparant deux événements et que cet intervalle serait le même quelle que soit La personne qui le mesure, pourvu que l'on se serve d'une bonne horloge», explique le physicien Stephen Hawking.  
    Or le temps absolu n'existe pas. C'est l'un des apports de la théorie de la relativité d'Albert Einstein qui, au début du XXe siècle, lie espace et temps. Le temps est relatif et varie selon la vitesse à laquelle nous nous déplaçons. Il ralentit à mesure que l'on se rapproche de la vitesse de la lumière, soit 300'000 km/s. Le physicien Paul Langevin a illustré cette théorie avec le paradoxe des frères jumeaux. Imaginons que l'un des frères reste sur Terre et que l'autre parte dans une fusée pour un voyage dans l'espace à très grande vitesse.  
   

Le temps crée, use, détruit, sans jamais pouvoir refaire ce qu'il a défait

 
    Quand il revient sur Terre, il trouve son frère plus vieux que lui de plusieurs années. Dix ans se sont écoulés sur son calendrier, mais le temps a duré plus longtemps pour son jumeau resté immobile.  
   

Des durées très relatives

 
    Cette étonnante hypothèse a d'ailleurs été vérifiée dans les années 1970, avec un avion à réaction volant autour de la Terre. L'horloge atomique qu'il transportait accusait un retard de quelques milliardièmes de seconde par rapport à celle, identique, restée immobile au sol. Un phénomène dont on doit tenir compte pour que les horloges embarquées dans les satellites du système GPS soient parfaitement synchronisées avec celles sur Terre.  
    D'autres découvertes, au siècle passé, ont achevé de brouiller les pistes quant à la nature du temps. Pour les physiciens, seuls les systèmes composés d'un très grand nombre d'éléments sont irréversibles: le temps crée, use, détruit, sans jamais pouvoir refaire ce qu'il a défait. La physique quantique, qui étudie les atomes et les particules, nous apprend qu'à l'échelle microscopique, des phénomènes paradoxaux existent. Ainsi, quand très peu d'éléments sont en interaction, des événements «réversibles» sont observables. C'est l'exemple du billard : deux boules entrent en collision; après le choc, elles repartent dans des directions opposées. Si l'on filme cette action et que l'on projette la séquence à l'envers, personne ne sera capable de déceler l'inversion. «La raison de cette ambiguïté est que La deuxième collision est régie par les mêmes lois dynamiques que La première. Elle est tout aussi réalisable que La collision originale», explique Etienne Klein.  
    A l'inverse, si l'on filme la chute d'une tasse de café, la manipulation sera visible immédiatement sm le film à l'envers. Les scientifiques s'interrogent : le temps est-il vraiment irréversible ? Comment expliquer l'irréversibilité observée à l'échelle macroscopique (la tasse de café cassée ne pourra pas revenir à son état antérieur), alors que les lois physiques l'ignorent à l'échelle microscopique ? On le voit, les mystères du temps n'ont pas fini d'interpeller l'intelligence humaine.  
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