Le temps existe-t-il? Le point de vue d'un physicien

Temps est certainement un sujet très complexe la 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) comme autant qu'il le fait sur les questions strictement empiriques sur le temps que la physique est bien équipée pour aborder.

L'expression "la flèche du temps" a été inventée en 1927 par Sir Arthur Eddington et popularisée dans son livre de 1928

1. Il est vivement reconnu par la conscience.
2. Il est également souligné 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 augmentation entropie, par le Deuxième loi de la thermodynamique. Les choses dans notre univers se décomposent comme un cours de processus naturels et temporels... mais ils 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", ce qui est de dire que les lois elles-mêmes semblent fonctionner parfaitement si l'univers était joué sens inverse. Du point de vue de la physique, il n'y a aucune raison réelle pour laquelle la flèche du temps devrait nécessairement avancer.

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.)

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, considérée par de nombreux physiciens comme l'une des lois les plus importantes de 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, à travers son théorie de la relativité, ce 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 endroits interagissent avec chacun autre.

Cela ne ne pas signifie 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 qu'Einstein a développés.

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 signifie qu'il est valable de dire qu'ils n'ont aucune compréhension du temps, ou qu'ils ont radié le concept entier comme irréel. Ils ne l'ont certainement pas fait.

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 traite (comme le prétendent les mystiques) 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.

Édité par Anne Marie Helmenstine, Ph. D.