Article : Une certaine conception du temps
Christian Soury page 1, page 2, page 3, page 4.
Avant-propos : Les lignes qui suivent ne prétendent en aucune façon constituer un exposé scientifique. Elles représentent uniquement un exercice de logique conduit selon des présomptions.
Nous sommes en février 2006, et je dois reconnaître que cette suite de mes réflexions de 2002-2003, me paraît difficile et que je ne sais trop par où commencer. Entre-temps, j'ai effectué un long détour par la relativité d’Einstein, que j'avais effleurée dans un livre ainsi que dans les journaux et revues comme « Atomes », peu après la disparition de ce grand savant en 1955. J'ai donc lu ou relu plusieurs ouvrages, bibliographie sommaire que j'ai jointe à la fin de mon texte.
Pourquoi s'intéresse-t-on de nos jours plus particulièrement à la notion de temps, cette brique essentielle de la structure qui construit notre univers ?
A mon sens, il y a une seule véritable raison, c'est le développement dans les derniers siècles de la science et de la technologie.
D'une part, le travail colossal accompli par les savants, qui devaient inclure ce paramètre dans leurs réflexions et leurs équations.
D'autre part, l'apparition des techniques de fixation des images (dont la première est bien l’art rupestre), qui sont des instantanés de situations passées, alors qu'auparavant, seules, quelques personnes fortunées pouvaient s'offrir le luxe des services d'un peintre, lequel ne pouvait d'ailleurs, et pour cause, reproduire fidèlement les scènes visualisées.
À force de voir, par le biais du cinéma, de la télévision, de la littérature aussi, se succéder ces images, une certaine imprégnation, un certain terrain, devenaient propices à s’interroger plus en profondeur sur ce que peut bien recouvrir la notion de temps, sur ce que peut bien être le temps.
Je reviens donc sur plusieurs points, évoqués lors de ma première réflexion. D'abord, la nécessité de se persuader que les différents objets et particules aux différents instants, on parle d'événements en relativité, se succèdent et coexistent bien dans le temps, en ne s'éliminant pas les uns les autres.
Il faut s'interroger avec force : suis-je, à l'instant présent, ainsi que les objets qui m'entourent, bien réel ?
Réponse à voie haute au besoin, et sans ambiguïté : oui. En effet, une réponse négative nous entraînerait vers le nihilisme et toute discussion s'arrêterait là. Filmons-nous avec un caméscope, à un instant T. Quelques instants plus tard, passons le film sur notre ordinateur, et regardons nous affirmer avec conviction : oui je suis à cet instant T.
Nous affirmons à nouveau, avec tout autant de force, dans ce nouvel instant T’, oui, je suis bien là !
Les deux instants, les deux affirmations ont la même valeur, et aucune n'a de raison de prévaloir sur l'autre.
Et l'affirmation la plus récente n'annule pas celle de l'instant précédent, sinon, quelque part, l’effet viendrait exclure une cause qui lui est antérieure. En conclusion, la seule explication plausible consiste à admettre que les espaces dans lesquels les deux situations sont affirmées, sont des espaces différents, et non l'espace unique newtonien qui nous apparaît chaque jour, sous peine de voir se superposer, s’imbriquer, s’interpénétrer les objets les uns dans les autres. Les collisions entre les véhicules nous le prouvent malheureusement : on ne peut être au même endroit au même moment ! Cette interprétation a pour conséquence immédiate de faire sauter un énorme verrou. En effet, s’il n’existe qu’un seul espace, celui qu’il nous semble percevoir, nous aboutissons en corollaire à l’absolue nécessité de l’effacement d’un objet, lequel doit laisser la place à celui qui lui succède. Par contre, si chaque objet se matérialise dans un espace différent de celui occupé par l’objet précédent, alors, il n’y a plus aucune nécessité que ce dernier disparaisse afin permettre à l’objet suivant de trouver ses propres marques !
Bien entendu, cette conclusion demeure valable pour chacun des instants intermédiaires entre les deux évoqués ci-dessus.
À chaque endroit atteint par le curseur de la conscience, soit notre présent, nous pensons avoir atteint le point le plus en aval du temps. Or l'expérience de l'enregistrement vidéo (je suis la !), semble bien nous indiquer que nos futurs nous attendent vers des régions situées plus en aval. Cependant, en chaque point atteint par le curseur du présent, la connaissance de ces futurs demeure impossible, en raison des arborescences probabilistes successives des chemins qui seront suivis et qui découleront des décisions que nous prendrons, contingentées par l'encadrement des lois physiques. Le personnage que nous étions dans le passé immédiat ne cesse pas d'être. Il est demeuré là où nous l'avons quitté, tout simplement.
Pour bien se représenter l'illusion du mouvement perçu par le curseur de la conscience, cet oeil de notre esprit, un exemple :
dans les anciens trains, on pouvait passer la tête par la fenêtre et fixer le sol. Quand le train se déplaçait, on avait l'impression que c'étaient les rails qui étaient mouvants, surtout lorsque l’on arrivait à un aiguillage. Ce déplacement, figé au sol, apparaissait dynamique au voyageur que nous étions. Même impression sur la plate-forme arrière des anciens autobus de Paris, où le macadam défilait sous nos yeux.
De la même façon, un mobile nous paraît bouger puisque l'on a encore en mémoire immédiate ses différentes positions, en une sorte de « présent reconstitué », où les passés récents sont mis par notre esprit « sur la table ». Certes, ce mobile bouge, archétype de lapalissade, c'est-à-dire que sa position varie dans chacun des espaces élémentaires constituant le temps, mais il bouge de façon figée, paradoxe qui n'est qu'apparent, comme à l'image de la rivière gelée relevée dans le journal « Le Point ».
Pour autant, est-ce que les instants intermédiaires sont en nombre infini. Je prends le parti de postuler que non. Ils sont, certes, en nombre que l'on peut sans risque qualifier de proprement colossal, et nous font paraître le déroulement du temps comme parfaitement continu, plus encore qu'au cinéma, mais ils ne sont pas en nombre infini. J'avais supputé un nombre dépassant le milliard d'instants à la seconde, et je suggère à présent, comme les « bouclistes », qu'il pourrait bien rejoindre ou s'approcher d'un nombre bien supérieur tel que l'intervalle minimum entre deux tranches de temps successifs soit égal au fameux temps de Planck, de l'ordre de 10-43 seconde. Ceci impliquerait un nombre de micro-espaces engendrés depuis le Big Bang de : 10 puissance 43 (une seconde) x 3.10 puissance 7 (une année) x 15.10 puissance 9 (l’âge de l’univers), soit le nombre incommensurable, absolument inconcevable de 4,5 x 10 puissance 60.
Bien entendu, les espaces élémentaires qui se succèdent à ce rythme hallucinant, ne peuvent être séparés par un intervalle de néant, ce qui abolirait toute information sur la structure de l'espace précédent indispensable à la réalisation de la structure de l'espace qui suit. Et comment celui-ci découlerait de celui qui précède, puisque le lien de causalité serait interrompu ?
La génération des espaces successifs pourrait se concevoir comme une vibration engendrant l'espace suivant en transmettant simultanément toutes les informations nécessaires à sa restructuration. Par comparaison, il existe bien en mathématiques des séries discontinues générant un même ensemble, dès l’instant que le processus déterminant ces successions est clairement défini.
La théorie des cordes s’appuie sur le concept de la vibration d’un élément unidimensionnel engendrant, selon les modulations possibles, les différentes particules matérielles. Il serait parallèlement envisageable qu’une particule, ou les points la composant, engendre celle qui lui succède, sa « fille », son autre « elle-même », en quelque sorte, par un jeu de fréquences vibratoires. Tout point matériel généré serait associé à un espace, ou créerait même l’espace l’accompagnant, et apporterait avec lui ses corollaires que sont énergie-masse-gravitation-accélération-force-vitesse. Chaque particule élémentaire serait constituée d’un nuage de ces points de matière, eux-mêmes situés à la jonction de mailles spatiales.
Evidemment, si cette idée d’espace nouveau engendré par vibrations a quelque chance de comporter un fond d’exactitude, il appartiendrait aux physiciens d’en approfondir le mécanisme et d’en formaliser les équations.
J’avais supputé également que, si le temps n’était pas continu, l'espace lui-même ne l'était pas non plus, et qu'il soit constitué de points. A présent, et après lecture de la théorie des boucles, je vois bien que ces points seraient plutôt des nœuds dont la taille pourrait s’apprécier par rapport à la vitesse c de la lumière. Celle-ci parcourt en 10-43 seconde la non moins fameuse distance de Planck, de l’ordre de 10-33 centimètre, donnant la dimension de ces mailles structurant l’espace.
Je poursuivais, m’exprimant peut-être un peu maladroitement, et concluais que les particules plus lentes que les photons, ne pouvant trouver d'espace entre ces mailles, devaient en quelque sorte « attendre », et sauter plusieurs tranches élémentaires de temps afin qu'avec leurs vitesses plus réduites elles puissent néanmoins trouver leur place dans ce maillage spatial, sous peine de devoir se retrouver dans un « trou » de non-espace, qui, dans l’hypothèse, ne peut exister ! En fait, compte tenu des échelles de dimensions en jeu, ce ne sont pas les particules elles-mêmes qui devraient sauter les trous de non-espace, mais les points dont elles sont constituées. Et cette notion d'espace granulaire, veuillez me passer l’expression si parlante, « mangé aux mites », je l'ai d'ailleurs retrouvée dans la théorie de la gravitation quantique à boucles de Carlo Rovelli, qui m’inspire intuitivement une confiance certaine, même s’il peut s’avérer ultérieurement qu’il faille l’enrichir de certains éléments d’autres théories actuelles ou à venir. Mais je vous demande de bien vouloir me croire, je n'avais jamais entendu parler de cette théorie d’espace granulaire avant ce numéro de « Science et Vie », d'avril 2005 !
Par contre, il ne me paraît pas impossible qu’il faille un jour renoncer, pour la dépasser et faire franchir une étape de plus à la physique, à la notion de point, en tant que base constructive et explicative de la structure de l’univers, même si je dois déplorer l’aspect iconoclaste de cette conjecture.
J'avais donc affirmé, presque au début de mes interrogations, que le temps n'était rien d'autre qu'une succession, une accumulation d'espaces différents, qui, seuls, pouvaient permettre que des événements distincts coexistent en un même lieu, sans s'enchevêtrer de façon inextricable, ou bien même explosive. D'ailleurs, Einstein lui-même, n'avait-il pas déclaré que « le temps, c'est ce qui empêche tous les événements de l'univers de se produire en une seule fois ».
Si l’on souhaite un autre aperçu sur la structure de l'espace-temps, le temps étant l'accumulation en quatre dimensions des espaces successifs en 3 D, on peut transposer cette définition en disant que l'espace est le « temps » des surfaces (3D = cumul des 2D), que la surface est le « temps » des lignes (2D = cumul des 1D), et que la ligne est le « temps » des points (1D = cumul des 0 D, ou flèche du temps ).
À l'époque, j'avais pressenti que la gravitation et à fortiori la gravitation intense, pouvait poser problème puisque, selon la relativité généralisée, elle génère un champ de pesanteur équivalant à un champ d'accélération, et de ce fait infléchit à la fois l'espace et le temps, en une courbe gauche non inscriptible dans un plan euclidien, réunis dans le même continuum à quatre dimensions conçu par Minkowski, ancien professeur d’Einstein, concept une première fois refusé, puis admis ensuite par Einstein.
François de Closets cite à ce sujet, pages 202 et 203 de son livre sur Einstein, un résumé des propos du physicien John Wheeler : « La matière agit sur l’espace-temps et lui indique comment il doit se courber. L’espace-temps agit sur la matière et lui indique comment elle doit se déplacer ».
En outre, la modification de la perception d'un même événement par des observateurs en déplacement relatif les uns par rapport aux autres, et révélée par l'invariance de la vitesse de la lumière quelle que soit sa source, amenait également, en relativité restreinte, mais bien entendu dans le domaine des mouvements accélérés de la relativité générale, à la constatation de la non-simultanéité de plusieurs événements, perçus pourtant comme simultanés par l’observateur « au repos », ainsi qu'à une variation de celle des dimensions des objets matériels qui se situait dans le sens de leur déplacement.
Il en ressort également les notions de temps propre et de longueur propre liées à ce qu’on appelle le S 2 de Minkowski, lequel a démontré qu’au-delà des déformations d’espace et de temps, il demeure malgré tout une stabilité des combinaisons spatiales et temporelles de deux événements se succédant, perçus par des observateurs faisant partie de référentiels distincts, même si « à l’intérieur » de cette globalité, longueurs et intervalles de temps diffèrent.
Par ailleurs, l'aboutissement des raisonnements à la célèbre équivalence matière= énergie, ne constitue pas, apparemment, un obstacle au raisonnement, pourtant un peu simpliste, que j'avais tenu.
Tout cela est bel et bon, et j’ai récapitulé ci-dessus l’essentiel, me semble-t-il, de la panoplie du petit relativiste.
Il faut cependant se rendre à l'évidence, l’image du beau livre euclidien du temps, résultant de l'empilement d'espaces élémentaires parfaitement plats, ne pouvait plus être maintenue telle quelle, devant le rouleau compresseur einsteinien.
Par contre, si l'on s'appuie sur la démarche simplificatrice courante d'une visualisation en 3 D des lignes d’univers , soit une dimension du temps pour deux d'espace (celui-ci primitivement en 3 D ramenées en 2 D, pour en faciliter la représentation), on constate que les courbures de l'espace- temps générées par la gravitation, si elles complexifient la présentation de l'image, en raison d'une topologie déformée, distordue (on peut presque parler d'accidents de terrain), ne suppriment cependant pas, à mon sens, la logique de l'image elle-même.
Et la perception, à des moments différents, d'un événement unique peut faire que celui-ci se situe non dans un seul espace élémentaire, mais dans plusieurs, en fonction des observateurs.
Parlons également du ralentissement de l'écoulement du temps et du battement des horloges, ainsi que de la diminution de la fréquence des rayonnements dans un champ gravitationnel. Si l'on cherche à représenter ce phénomène dans le cadre du concept d'espaces élémentaires constitutifs du temps, on a :
- pour les objets physiques, un déplacement moindre dans chacun de ces espaces intermédiaires.
- pour le rayonnement électromagnétique de la lumière, un déplacement spatial inchangé, compte tenu de l'invariance de sa vitesse. Par contre, c'est la vitesse de sa fluctuation ondulatoire, la fréquence vibratoire traduisant son énergie, qui va baisser et se déplacer « vers le rouge ». Ensuite, subsiste le retard de la lumière, dû à la modification topologique riemannienne de l'espace-temps : la lumière ne ralentit pas, elle suit « simplement » (je vais faire bondir Einstein aux prises avec ses tenseurs) un chemin devenu plus long, en raison de la distorsion des lignes de champ.
En résumé, l'image du livre du temps prise comme représentation, ne me semble pas à éliminer, mais à modifier. Et cette opinion me semble confortée par le fait que l’examen du fond diffus cosmologique est isotrope à 1 :10000 ème près, ce qui suggère que les différentes parties de l’univers ne sont pas, ou très peu, en mouvement relatif, les unes par rapport aux autres. Donc, l’écoulement du temps doit se faire pratiquement au même rythme, au minimum en tout cas dans l’univers observable, et donc jusqu’à un nombre plus que respectable d’années-lumières. Ce livre pourrait alors se concevoir comme un ouvrage ayant séjourné dans un lieu humide et dont les pages seraient déformées en creux et en bosses, présentant en outre un aspect granulé un peu flou à leur surface. Bien évidemment, cette comparaison fera sourire le scientifique, qui trouvera l’idée un peu courte. J’en suis bien d’accord, et j’essaierai plus tard, toujours bien entendu à mon niveau basique, d’insérer, de mieux préciser, les conséquences géométriques intuitives, visuelles en quelque sorte, de la relativité dans le cadre bien délimité que je me suis fixé.
Les frères Bogdanov évoquent une hypersphère à quatre dimensions. L’image du livre parallélépipédique résulte de l’empilement des espaces élémentaires en 3 D, dont une des dimensions est compressée, afin de ne représenter que 2 D à la manière d’une page. Cependant l’idée, pour l’essentiel, demeure la même que celle de l’hypersphère.
Compte-tenu de ces réserves, la substance de ce que j'avais avancé me paraît pouvoir être conservée. À savoir que notre conscience constitue un curseur mobile qui semble « valider » à chaque instant l'univers que nous découvrons et dans lequel nous évoluons, un peu comme la tirette d'une fermeture éclair rapproche et verrouille les deux rails des chemins possibles. Ce curseur procéderait aux règlages fins de la réalité, qui, à l'origine, et en raison du principe de la divergence chaotique, ne peut être déterminée avec une absolue précision. Seules, les grandes lignes demeurent nettes, laissant ainsi au libre-arbitre une certaine latitude pour s’exercer.
Cependant, à bien y réfléchir, cette conception semble devoir être modifiée, ou plutôt étendue.
Voyons, si j'affirme que l'instant T’ postérieur à l'instant T, coexiste dans le futur, alors je dois aller au bout de mon raisonnement et, par itération, admettre qu'il existe également un instant T’’, postérieur à T’, qui coexiste dans son propre espace lui-aussi.
Dès lors, tous les instants coexistent en une sorte de «présent», chacun, cela va de soi, dans son propre espace élémentaire, ce qui coïncide avec la notion de simultanéité d'un espace-temps perçu depuis une cinquième dimension, déjà évoquée dans ma première étude. Nous rejoignons là les trois affirmations extrêmement intéressantes que j'ai lues dans « Le Point », du 15 décembre 2005, page 64 :
- l'écoulement du temps est une tenace illusion.
- il est comme un bloc sans flux.
- le temps n'avance pas, il est comme une rivière gelée.
« Ma petite chérie, le temps n'existe pas tu verras : c'est un présent perpétuel ». Cette réplique, d'une prémonition absolument remarquable, est dite par notre très regrettée Suzanne Flon à Mélanie Doutey vers la fin du film de Claude Chabrol, « La Fleur du Mal » de 2002, et diffusé sur France 3 le jeudi 2 février 2006.
Et encore : « On dirait tantôt que nous sommes écrits d'avance dans le livre et tantôt que c'est nous, jour après jour, qui l’ écrivons ». Cette phrase, un peu dubitative, et pourtant stupéfiante de vérité, est extraite des pages du livre étincelant de Jean d'Ormesson « Presque rien sur presque tout », paru en 1996 chez Gallimard.
Igor et Grichka Bogdanov, quant à eux, dans leur ouvrage étonnant, et même « décoiffant » : « Avant le Big Bang », paru chez Grasset en 2004, se réfèrent à une métrique de l'espace-temps, structuré selon une signature positive pour les trois dimensions d'espace, et une signature négative pour le temps (soit +++-), mais n'apparaissant qu'aux époques de l'univers postérieures au temps de Planck. Entre le temps zéro et le temps de Planck, le temps devient complexe, et sa signature fluctue entre espace et temps, soit entre + et -, ce qui correspond à un intervalle turbulent, chaotique, de tempête quantique d’une indicible violence.
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