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Filons-nous vraiment vers 2006 ou est-ce une illusion?

Normand Mousseau, le 30 décembre 2005, 13h08

Nous voici presque au début de 2006. Et pourtant, 2005 ne fait que
commencer. Qu'est-ce que le temps passe vite! Au fait, qu'est-ce que le
temps? Voilà une question qui appartient presque autant à la
psychologie et à la philosophie qu'à la physique.

Comme je ne suis ni psychologue ni philosophe, je me contenterai de
répondre d'une voix de physicien. Croyez-moi, c'est déjà bien assez
difficile comme ça!

La question du temps préoccupe les scientifiques depuis toujours
(d'accord... depuis que les scientifiques existent) et plusieurs des
concepts fondamentaux de cette science reposent sur le temps. Ainsi, la
vitesse est définie comme le déplacement par unité de temps et
l'accélération, comme le changement de vitesse par unité de temps ou,
encore, comme le déplacement par unité de temps au carré.

En unifiant la physique en trois grands principes, Isaac Newton
(1643-1727) a donné à l'espace et au temps le rôle d'arbitre
indépendant, servant de repère absolu pour toutes nos observations.
Avec la relativité restreinte, puis la relativité générale, Albert
Einstein (1879-1955) démontra qu'on ne pouvait séparer le concept du
temps et de l'espace de la matière. Sans matière, le temps et l'espace
n'existent tout simplement pas. De plus, l'écoulement du temps,
toujours grâce à Einstein, n'est pas uniforme. Deux individus se
déplaçant à des vitesses différentes ne vieilliront pas de la même
façon. (Cet énoncé, qui paraît surprenant, a été vérifié en plaçant des
horloges dans des avions volant à grande vitesse en haute altitude.)

Si l'existence du temps est au coeur de la physique, il reste encore un
petit problème à régler... Les équations d'Einstein, tout comme les
équations de Newton sont symétriques par rapport au renversement du
temps. Ça signifie que ces équations décrivent également un film
roulant à l'endroit qu'un film roulant à l'envers. Pourtant, notre
expérience quotidienne ne nous laisse aucun doute : le temps a bel et
bien une direction. Comment concilier les deux visions, la réalité
quotidienne et les lois physiques?

Le prix Nobel de chimie, Ilya Prigogine (1917-2003) a consacré sa
longue carrière à tenter de résoudre ce paradoxe. Je dis « tenter
», car tous les physiciens n'acceptent pas la solution proposée par
celui-ci. Un premier élément de réponse nous vient de la physique
statistique, qui décrit le comportement d'objet composé d'un grand
nombre d'éléments. En effet, le grand Ludwig Boltzmann (1844-1906)
démontra que tout système doit tendre vers un état d'entropie, ou de
désordre, maximal. C'est ce qui fait que lorsqu'on échappe un verre sur
un plancher de ciment, on est certain de le voir éclater en morceaux,
alors qu'on ne s'attend jamais à ce qu'un verre se forme si on laisse
tomber les mêmes morceaux sur le sol.

Cette explication, fournie il y a une centaine d'années, ne suffit pas.
En effet, il faut aussi expliquer par quel phénomène fondamental un
système peut savoir qu'il doit toujours augmenter son entropie. Après
tout, comme je l'ai écrit ci-haut, les lois de la physique sont
parfaitement réversibles dans le temps. En fait, il a fallu la
découverte du chaos pour qu'on puisse vraiment fournir une solution à
ce paradoxe. Ce que dit la théorie du chaos est qu'il est que pour
renverser exactement les trajectoires des atomes, ce qui revient à
inverser la flèche du temps, il faut une précision infinie sur les
vitesses de ceux-ci. Or, il faudrait une mémoire infinie pour
emmagasiner cette précision infinie, ce qui est impossible. Donc, le
chaos pourrait sauver la mise.  En d'autres mots, il n'est pas
physiquement possible de renverser les vitesses des atomes composant
les morceaux d'une tasse éclatée sur le sol afin de refaire la tasse.
L'erreur que nous introduirions inévitablement empêcherait que la tasse
se reconstruise.

Ainsi donc, la flèche du temps est entrée en physique, après près de 400 ans d'efforts.

Sur ce, je vous souhaite une très bonne année 2006!

5 commentaires

Portrait de Normand Mousseau

Au deuxième commentaire: La deuxième loi de la thermodynamique (ou est-ce la première, j'ai oublié) indique que tout système FERMÉ ne peut pas diminuer son désordre. Toutefois la Terre n'est pas un système isolé. Si les êtres vivants organisent la matière, ils utilisent la lumière du soleil, qui lui se désorganise encore plus. Le système Terre-Soleil se désorganise donc.

Portrait de Normand Mousseau

Au premier commentaire: Il est clair que la physique ne peut pas juger du temps psychologique. Le présent, toutefois, est bien défini.

Portrait de Normand Mousseau

Au premier commentaire: Il est clair que la physique ne peut pas juger du temps psychologique. Le présent, toutefois, est bien défini.

Portrait de Yvon Lemieux

J'ai souvent des articles sur cette orientation vers un désordre toujours plus grand. Toutefois, l'émergence de la vie et de la conscience ne marque-t-elle pas une tendance vers l'ordre? N'est-ce pas un renversement de cette tendance?

Portrait de Jean N Laflamme, physicien météorologue,

Avant les physiciens, les philosophes ont longuement réfléchi sur le temps. Ainsi Saint-Augustin vers 386 s'est posé la question. 'Qu'est-ce que le temps? ---j'affirme avec assurance, que si rien ne passait, il n'y aurait pas de temps passé; et que si rien n'advenait, il n'y aurait point de temps à venir,et que si rien 'était, il n'y aurait point de temps présent. Or, ces deux temps, le passé et l'avenir comment sont-ils, puisque le passé n'est plus, et que l'avenir n'est pas encore?' Extrait d'une lecture faite à Montréal en décembre 2005 par Gérard Depardieu et Louis-André Richard.
Selon moi, la physique peut mesurer l'écoulement du temps mais ne mesure pas le temps présent. Tout ce que je sais c'est que le temps présent nous parait bien court et qu'il faut donc en profiter avant qu'il ne se dérobe au passé.