Parmi toutes les pressions auxquelles nous sommes confrontés dans notre vie quotidienne, il est indéniable que la nature du temps a l’effet le plus profond. Au fil des jours, des semaines, des mois et des années, le temps passe du passé au présent puis au futur, et jamais dans l’autre sens.
Mais selon la physique qui régit notre Univers, les mêmes choses se produisent quelle que soit la direction dans laquelle le temps se déplace. Et maintenant, les physiciens suggèrent que la gravité n’est pas assez forte pour forcer tous les objets de l’Univers à se déplacer vers l’avant.
Alors, le temps tel que nous le connaissons existe-t-il vraiment, ou est-ce dans notre tête ? Tout d’abord, rafraîchissons un peu la mémoire sur la ” flèche du temps”.
Grâce à la flèche du temps orientée vers l’avant, les jeunes deviennent vieux, et le passé devient le présent, qui était autrefois le futur. On ne peut pas démêler ses œufs, et on ne peut pas contrôler Z une jambe cassée.
Mais si nous oublions notre propre perspective pendant une seconde, que nous faisons un zoom arrière et que nous regardons l’Univers dans son ensemble, pour autant que l’on puisse dire, la seule chose qui régit le comportement de l’Univers sont les lois de la physique.
Et le problème est que toutes ces lois, sauf une, sont considérées comme totalement réversibles dans le temps – ce qui signifie que les mêmes effets se produiront, que le temps avance ou recule.
“Que ce soit à travers la gravitation de Newton, l’électrodynamique de Maxwell, la relativité spéciale et générale d’Einstein ou la mécanique quantique, toutes les équations qui décrivent le mieux notre Univers fonctionnent parfaitement si le temps s’écoule en avant ou en arrière”, écrit Lee Billings pour Scientific American.
Un exemple de cette qualité de “réversibilité du temps” dans l’Univers est la trajectoire d’une planète en orbite autour d’une étoile, selon la force de gravité.
“Que le temps avance ou recule, les orbites planétaires suivent exactement les mêmes chemins. La seule différence est la direction de l’orbite”, nous a expliqué Brendan Cole au début de l’année.
Le temps est donc subjectif ? C’est peut-être ce que dit la théorie spéciale de la relativité d’Einstein, mais il existe un petit quelque chose appelé deuxième loi de la thermodynamique.
Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la quantité de désordre – ou d’entropie – dans l’Univers augmente toujours au fil du temps. Cela nous ramène à ces œufs brouillés : une fois qu’ils ont été désordonnés, il est impossible de revenir en arrière et de réduire la quantité de désordre appliquée à un système particulier.
“Pour cette raison, les physiciens ont choisi à contrecœur la deuxième loi comme source de la flèche du temps : le désordre doit toujours augmenter après un événement, ce qui implique que le temps ne peut se déplacer que dans une seule direction”, explique M. Cole.
Si tout cela commence à vous sembler un peu désordonné, c’est parce que c’est le cas.
De nombreux physiciens soupçonnent aujourd’hui que lorsque la gravité oblige suffisamment de petites particules à interagir entre elles, la flèche du temps orientée vers l’avant apparaît et l’entropie peut augmenter. Les règles ne changent alors en faveur d’un Univers sans direction que lorsque ces minuscules particules commencent à interagir avec des choses beaucoup plus grandes.
Mais pour que cela fonctionne, il faut que l’entropie ait augmenté, ce qui signifie que l’Univers a dû commencer par être plus ordonné qu’il ne l’est aujourd’hui – ce que certains physiciens ont tenté d’expliquer en suggérant l’existence d’univers parallèles où le temps s’écoule en avant, en arrière, de côté, etc.
Pour tenter d’élucider l’une des plus grandes énigmes de la science moderne, deux physiciens ont décidé de tester l’hypothèse selon laquelle la gravité est la force qui se cache derrière toute cette folie.
Le moment où les particules passent de la flèche du temps aux lois sans direction de l’Univers est connu sous le nom de décohérence.
Comme l’explique Nick Stockton pour Wired, l’hypothèse la plus répandue pour expliquer la décohérence est l’équation de Wheeler-DeWitt, qui prédit le moment où les frontières entre la mécanique quantique et la mécanique classique sont effacées par la gravité.
Mais lorsque les physiciens Dmitry Podolsky, de l’université de Harvard, et Robert Lanza, directeur d’Astellas Global Regenerative Medicine, ont soumis des mesures de la gravité à l’équation de Wheeler-DeWitt, ils ont découvert qu’une fois les calculs effectués, l’équation n’explique pas comment la direction du temps vers l’avant émerge réellement.
En fait, d’après leurs résultats, les effets de la gravité se manifestent beaucoup trop lentement pour expliquer une flèche du temps universelle.
Comme le souligne Stockton, si la gravité est trop faible pour être le facteur qui maintient ensemble une interaction entre des molécules qui se “décohésionnent” pour former quelque chose de plus grand, elle ne peut pas être assez forte pour les forcer à aller dans la même direction, dans le sens du temps.
notre article montre que le temps n’existe pas seulement “là-bas”, faisant tic-tac du passé vers le futur, mais qu’il s’agit plutôt d’une propriété émergente qui dépend de la capacité de l’observateur à préserver les informations sur les événements vécus”, écrit Lanza pour Discover.
Cela suggère que la flèche du temps est subjective, et déterminée par l’observateur, c’est-à-dire nous.
“Dans ses articles sur la relativité, Einstein a montré que le temps était relatif à l’observateur”, a déclaré Lanza à Wired. “Notre article va plus loin en affirmant que c’est l’observateur qui le crée.”
L’idée est bien sûr controversée, car comme le souligne Yasunori Nomura, un physicien de l’UC Berkeley qui n’a pas participé à l’étude, le duo n’a pas pris en considération le tissu de l’espace-temps, et a introduit dans l’équation une qualité – le “temps de l’observateur” – dont personne n’est même sûr qu’elle soit réelle.
“La réponse dépend de la possibilité de définir mathématiquement le concept de temps sans inclure d’observateurs dans le système”, déclare M. Nomura.
Si nous voulons expliquer l’étrangeté du temps dans l’Univers, nous n’en sommes pas encore là, mais comme le suggèrent Lanza et Podolsky, il nous manque peut-être quelque chose. Et comme les chercheurs ont suggéré l’énergie sombre ? plus tôt cette année, ce quelque chose pourrait être
L’article a été accepté pour publication dans une prochaine édition des Annalen der physik, mais vous pouvez le lire dès à présent sur le site Web de pré-impression, arXiv.org.