La nature du temps, un concept fondamental de la vie humaine mais toujours énigmatique dans le langage scientifique, est explorée dans le premier épisode de notre nouvelle série de podcasts, Les Grands Mystères de la Physique.
Le premier épisode du nouveau podcast, Grands puzzles de physique, plonge dans la nature complexe du temps. Remettant en question les notions traditionnelles du temps comme absolu, les chercheurs débattent des théories selon lesquelles le temps est relatif et entrelacé avec l’espace, un concept qui va à l’encontre de notre expérience subjective. L’écart peut être attribué à une augmentation de l’entropie dans l’univers, mais pourquoi l’univers a commencé avec une entropie décroissante reste un mystère. Pour résoudre ce problème, les experts suggèrent des recherches supplémentaires, notamment la suppression du temps des équations scientifiques et l’étude de la thermodynamique des horloges.
Sans le sens du temps, qui nous conduit du berceau à la tombe, notre vie n’aurait aucun sens. Mais au niveau le plus élémentaire, les physiciens ne savent pas si le type de temps que nous vivons existe jamais.
C’est le sujet du premier épisode de notre nouvelle série de podcasts, Grands puzzles de physique. Animé par Miriam Frankel, rédactrice scientifique à The Conversation, avec le soutien de FQxIInstitute for Foundational Questions, nous discutons avec trois chercheurs de la nature du temps.
Les scientifiques supposent depuis longtemps que le temps est absolu et universel, le même pour tout le monde, partout, et qu’il existe indépendamment de nous. Il est encore traité de cette façon dans la mécanique quantique, qui régit le petit univers des atomes et des particules. Mais les théories de la relativité d’Albert Einstein, qui s’appliquent à la nature à grande échelle, ont montré que le temps est relatif et non absolu – il peut accélérer ou ralentir en fonction de la vitesse à laquelle vous voyagez, par exemple. Le temps est également entrelacé avec l’espace dans « l’espace-temps ».
Les théories d’Einstein ont permis aux scientifiques de représenter l’univers d’une manière nouvelle : comme une masse quadridimensionnelle fixe, avec trois dimensions spatiales (hauteur, largeur, profondeur) et le temps comme quatrième quadrant. Ce bloc contient tout l’espace et le temps à la fois – et le temps ne s’écoule pas. Il n’y a plus rien de spécial à propos de la masse – ce qui semble être le présent pour un observateur, est simplement le passé pour l’autre.
Mais si cela est vrai, alors pourquoi notre expérience du temps voyage-t-elle du passé vers le futur avec une telle force ? Une réponse est que l’entropie, la mesure du chaos, ne cesse d’augmenter dans l’univers. Lorsque vous analysez les chiffres, explique Sean Carroll, physicien à l’Université Johns Hopkins aux États-Unis, il s’avère que l’univers primitif avait une entropie très faible. « [The universe] C’était très structuré et non aléatoire et c’était plutôt relaxant et c’est devenu plus aléatoire et plus chaotique depuis lors. » Cela crée potentiellement une flèche temporelle pour les observateurs humains.
Nous ne savons pas pourquoi l’univers a commencé avec une si faible entropie. Carol suggère que c’est peut-être parce que Nous faisons partie d’un multivers Il contient de nombreux univers différents. Dans un tel monde, certains univers, statistiquement parlant, devraient commencer avec une faible entropie.
D’autre part, Emily Adlam, philosophe de la physique au Rotman Institute of Philosophy de l’Université de Western Ontario au Canada, estime que le mystère de l’apparition de notre univers à faible entropie est un problème qui découle finalement du fait que la physique est plein d’hypothèses à propos du temps.
« Personnellement, je suis très favorable à l’adage selon lequel le temps ne s’écoule pas », explique-t-elle. « C’est une sorte d’illusion qui vient de la façon dont nous sommes ancrés dans le monde. » Son intuition est que, à la base, tout arrive en même temps, même si cela ne nous apparaît pas ainsi.
Adlam soutient que la meilleure façon de comprendre le temps est de le retirer entièrement de nos théories de la nature, de le retirer des équations. Fait intéressant, lorsque les physiciens tentent d’unifier la relativité générale avec la mécanique quantique dans une théorie de la « gravité quantique » de tout, le temps disparaît souvent des équations.
Les expériences peuvent également aider à faire la lumière sur la nature du temps, en aidant à tester différentes combinaisons de mécanique quantique et de relativité générale. Natalia Ares, ingénieur chez[{ » attribute= » »>University of Oxford, believes that studying the thermodynamics (the science of heat and work) of clocks may help. “By understanding clocks as machines, there are things that we can understand better about what the limits of timekeeping are,” she argues.
Host:
- Miriam Frankel, Podcast host, The Conversation
Interviewed:
- Emily Adlam, Postdoctoral Associate of the Philosophy of Physics, Western University
- Natalia Ares, Royal Society University Research Fellow, University of Oxford
- Sean Carroll, Homewood Professor of Natural Philosophy, Johns Hopkins University
This article was first published in The Conversation.
