“Se comprendre soi-même signifie réfléchir sur le temps. Mais pour comprendre le temps, nous devons réfléchir sur nous-mêmes.” – Carlo Rovelli.
Pourquoi se rappelle-t-on du passé et non pas du futur ?
C’est par cette question originale que commence The Order Of Time. Dans ce livre, le physicien Carlo Rovelli se penche sur l’un des derniers mystères restants pour la science : la nature du temps.
Il rappelle qu’à de nombreuses occasions, les humains ont pris des illusions pour la réalité : pendant longtemps, les gens croyaient que la Terre était plate; de nombreuses générations ont pensé que le soleil tournait autour de la Terre, etc.
Ses travaux scientifiques l’ont amené à questionner la nature du temps. Selon lui, le temps n’est pas du tout ce qu’il semble être : unique, global et avec une direction (du passé vers le futur).
Dans cet article, vous découvrirez les idées principales de ce bestseller original.
La perte de l’unité
“Si les choses tombent c’est à cause du ralentissement du temps. Là où le temps passe de façon uniforme, dans l’espace interplanétaire, les choses ne tombent pas mais flottent.” – Carlo Rovelli.
Nous avons l’impression que le temps passe partout à la même vitesse. Mais ce n’est pas le cas. Si vous placez deux horloges identiques, l’une sur une table et l’autre sur le sol, au bout de quelques années, vous mesurerez une petite différence.
Le temps est en effet ralenti par la pression exercée par la Terre. Si deux jumeaux partent vivre leur vie l’un à la montagne et l’autre à la mer, celui qui sera à la montagne vieillira plus vite. A une échelle plus petite, le temps passe plus rapidement pour notre tête que pour nos pieds.
C’est ce qu’Einstein avait découvert : la Terre et le soleil modifient les structures de l’espace et du temps qui sont entre eux. Et la gravité n’est que l’une des conséquences de cet effet.
Qui peut dire le véritable temps ? Qui peut donner l’heure exacte ? Personne. Pour le physicien, il n’y a pas un unique temps mais une multitude de temps selon l’endroit où l’on se trouve. Chaque endroit possède son temps spécifique.
La perte de direction
Il y a une autre caractéristique du temps qui est plus importante que sa vitesse : son flow. C’est-à-dire son écoulement, ce que nous percevons selon notre perspective passé/présent/futur.
La plupart des équations fondamentales qui régissent la physique ne font pas intervenir la variable “temps”. Cela signifie que l’évènement expliqué par ces équations est réversible : il peut tout aussi bien se dérouler dans le sens “passé” vers “présent” qu’à l’envers.
La seconde loi de thermodynamique est la seule loi qui fait intervenir la direction du temps : toute transformation d’un système produit de l’entropie qui augmente ou reste constante, mais qui ne diminue jamais [1]. Cette loi de transformation de l’énergie introduit l’irréversibilité du phénomène en question, elle lui donne donc une direction.
Par exemple, la chaleur peut passer d’un corps chaud à un corps froid. Mais l’inverse n’est pas possible. Pourquoi ? Parce que la chaleur est produite par l’agitation des molécules. Quand le thé est chaud, c’est parce que les molécules sont très agitées. Quand il est froid, c’est parce qu’elles sont peu agitées. Lors du contact, les molécules très agitées perturbent le système des molécules moins agitées (et font augmenter son entropie).
La croissance de l’entropie traduit donc l’augmentation naturelle du désordre. Autrement dit, pour les physiciens, la différence entre le passé et le futur repose sur le fait que le futur comporte plus d’entropie que le passé.
Mais The Order of Time soutient que cela ne suffit pas pour expliquer une différence entre passé et futur. Selon l’auteur, la différence est uniquement liée à notre vision floue du monde [2]. Si l’on observait les choses au niveau microscopique, il n’y aurait plus de différences entre les configurations observées avant et après.
Le passage du temps ne possède aucune caractéristique spécifique pour celui qui a une vision parfaite du monde. Le temps n’a donc pas de direction.
La fin du présent
Le temps n’est pas seulement ralenti par la masse. Il est également ralenti par la vitesse. Pour tout ce qui se déplace (vite), le temps passe plus lentement.
Si vous vous demandez ce que fait maintenant quelqu’un qui est proche de vous, vous pouvez regarder à côté de vous et vous aurez la réponse instantanément. Si la personne est (relativement) loin, vous pouvez l’appeler et vous aurez la réponse de ce qu’elle faisait avec un décalage de quelques millisecondes (le temps que le son vous parvienne).
Mais, si elle est sur une autre planète, le “maintenant” n’a plus de sens. Supposons que vous ayez la possibilité de voir à distance grâce à un nouvel outil, le flux visuel prendra quatre ans pour arriver à vos yeux. Donc vous saurez ce qu’elle faisait quatre ans auparavant. Vous aurez également un décalage pour pouvoir communiquer avec elle par l’audio. Et c’est sans compter sur la possibilité qu’elle ait de s’être déplacée entre temps !
The Order of Time soutient donc que la notion de présent n’existe que pour ce qui est proche de nous. Finalement, notre présent commun est une bulle à l’échelle de notre planète.
Le temps est un phénomène réel, qui existe en tant qu’entité physique. Ce n’est pas uniquement une simple mesure humaine du changement. L’espace-temps est un champ gravitationnel qui dépend de son environnement. Un présent global, commun à l’échelle de l’univers, n’existe donc pas dans un univers qui comporte une multitude d’environnements.
Les quanta du temps
Les physiciens ont compris ce que n’était pas le temps. Par contre, pour définir le temps, ils ne sont pas encore parvenus à un consensus. Carlo Rovelli, en tant que spécialiste de la physique quantique, soutient que le temps est quantique. Selon lui, le temps possède les trois caractéristiques principales des mécanismes quantiques :
Le temps est granulaire. Tout comme la lumière est composée de particules de lumière (les photons), le temps possède sa propre granularité. Cela signifie qu’un intervalle minimum de temps existe (le temps de Planck). En dessous de ce minimum, la notion de temps n’existe pas. Le temps est discret et non pas continu.
Le temps est indéterminé. L’espace-temps est un objet physique qui se comporte de façon imprévisible comme un électron. Il n’est pas possible de prédire exactement où un électron apparaîtra demain. Entre deux apparitions, l’électron n’a pas de position précise, comme s’il était dans un “nuage de probabilités”.
L’interaction. L’indétermination d’un mécanisme quantique est résolue quand le mécanisme interagit avec quelque chose d’autre. Par exemple, dans une interaction, un électron se matérialise à un certain point. Sa concrétisation arrive seulement lorsqu’il est en relation avec un autre système physique.
Une vision floue du monde
Pour le physicien, nous ne sommes pas des entités individuelles. Nous sommes “des processus, des évènements composites et limité dans l’espace et le temps“. C’est notre façon biaisée de percevoir notre identité qui nous fait ressentir le déroulement du temps de façon erronée.
Qu’est-ce qui fait que nous fondons notre identité sur notre unité de personne ? The Order of Time répond qu’il y a trois éléments principaux :
Nous identifions le monde avec un point de vue particulier. Le physicien pense que “le monde est réfléchi dans chacun d’entre nous avec un vaste ensemble de corrélations essentielles pour notre survie“.
Nos explications transforment la structure du monde. Nous organisons le monde en entités simples pour pouvoir interagir plus facilement. Puis, nous voyons le monde tel que nous l’avons organisé.
L’élément le plus important pour constituer notre identité est la mémoire. Notre cerveau a évolué de sorte à devenir un mécanisme pour collecter des souvenirs afin de pouvoir prédire au mieux le futur pour augmenter nos chances de survie.
Le mot de la fin : l’entropie
“Ce qui fait souffrir les hommes, ce n’est ni le passé, ni le futur : c’est le maintenant qui est dans nos mémoires et dans nos attentes.” – Carlo Rovelli.
Ce qui fait tourner le monde, c’est l’entropie et non pas l’énergie. La vie est un réseau de processus qui font augmenter l’entropie et qui se catalysent entre eux.
Pour les humains, cela commence avec le soleil. Le soleil est une source riche d’entropie basse pour la Terre. Il envoie des photons chauds qui sont transformés en une multitude de photons froids par la Terre. Les photons froids ont plus d’entropie car ils sont plus nombreux.
Le fait que l’entropie était plus basse dans le passé crée des traces dans le présent : les traces des processus qui s’arrêtent. Les traces sont provoquées par la dégradation de l’énergie en chaleur.
C’est la présence de traces dans le passé qui produit la sensation que le passé est déterminé. Et l’absence de traces dans le futur produit l’impression que le futur reste ouvert. De plus, notre cerveau a évolué pour pouvoir prédire le futur à partir du passé. [3]
Proust disait que “la réalité est uniquement formée par les souvenirs“. Selon The Order Of Time, les souvenirs sont des traces d’entropie, des visions d’une représentation imparfaite du passé. Notre vision du monde est aussi confuse que notre vision du passé. Pour une vision parfaite, il n’y aurait pas de relation de cause à effet. Il y aurait seulement des régularités symétriques – qu’on les regarde par rapport au “futur” ou par rapport au “passé”.
Le temps n’est pas ce qu’il semble être.
Notes
[1] Si la seconde loi de thermodynamique n’existait pas, soit si la chaleur n’existait pas, une pierre envoyée sur le sol rebondirait perpétuellement sans laisser de trace (absence de frottement)- conformément au principe de conservation de l’énergie. Dans les faits, la pierre se met dans un état de plus faible énergie car son énergie mécanique est transformée en chaleur quand elle entre en contact avec le sol. C’est donc l’entropie, et non pas l’énergie, qui maintient la pierre sur le sol. L’entropie laisse des traces du passé dans le futur.
[2] “L’entropie d’un système dépend de notre perspective. Elle dépend de ce que je n’enregistre pas parce qu’elle dépend aussi du nombre de configurations indiscernables. La même configuration microscopique peut avoir plus d’entropie en fonction d’une perspective et moins au regard d’une autre.”- Carlo Rovelli.
[3] “Notre cerveau entier opère sur la base d’une collection de traces de notre passé laissées dans les synapses qui connectent les neurones. Les synapses sont continuellement formées par milliers puis ensuite effacées – notamment durant le sommeil, laissant derrière elles une vision floue de ce qui construit le passé dans notre système nerveux“. – Carlo Rovelli.
Pour aller plus loin : Lire le livre “The Order Of Time” de Carlo Rovelli. Mon avis : une méditation scientifique et philosophique sur le temps qui bousculera certaines de vos convictions.
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