Sur la nature physique du Temps – cosmologie de comptoir

Décidément, ces trajets en TGV donnent vraiment le temps de laisser divaguer son cerveau.

J’ai encore du passer pour un fou à fixer la vitre (d’autant qu’il faisait nuit) pendant 1h sans bouger, alors que dans ma tête des idées plutôt bizarres se bousculaient, luttaient à mort pour survivre, disparaissaient pour mieux revenir, et finalement…eh bien me revoilà avec encore un flot de considérations sur des sujets qui dépassent largement mes compétences, mais que j’ai toujours trouvé passionnants.

La dernière fois, comme vous l’avez peut-être lu, c’était une bête règle mathématique apprise depuis le primaire qui m’occupait l’esprit et que je remettais en question. Finalement, il me semble avoir trouvé la réponse je ne sais plus où en rapprochant la règle de commutativité et celle de la priorité des opérations. Je crois que la multiplication et la division l’emportent sur l’addition et la soustraction – lorsqu’on enlève les parenthèses – parce que sinon on risquerait, suivant la lecture que l’on fait de l’opération, de violer la loi de commutativité. D’où cette règle apprise par coeur de calculer en priorité les multiplications et les divisions.

Aujourd’hui, autre sujet: je m’en vais vous parler du Temps. Celui qui passe si vite (sauf quand on regarde Cyril Hanouna), celui qui est relatif, celui qui est impalpable, celui qui est intrinsèquement lié à l’espace depuis Einstein. Celui qui m’intrigue depuis longtemps car j’ai toujours eu du mal à réellement intégrer le fait qu’il soit relatif – j’imagine que je ne suis pas le seul, cela dit.

Nous autres humains voyons le temps comme un « truc » ayant un début et une fin, et s’écoulant suivant un rythme que nous connaissons bien (seconde, minute, heure, jour, année..). Au-delà du siècle, ça commence déjà à devenir un peu plus théorique puisque peu nombreux sont ceux qui ont plus de 100 ans.  Si je vous parle de l’an 1200, là notre cerveau ne peut déjà plus vraiment « quantifier » ce que représentent réellement 800 ans. Alors lorsqu’on parle de l’univers et de ses milliards d’années…Ca reste purement théorique pour nous.

Préambule sur le temps

Comme vous le savez, je ne suis ni physicien ni philosophe. Mon but en écrivant ici ce qui me trotte dans la tête est d’abord et avant tout d’en clarifier le contenu. Ensuite, je rêverais qu’un physicien tombe sur l’article et m’explique en quoi je me trompe ou bien quelle est l’aberration dans mon raisonnement – je me doute qu’il y en a un paquet. Mais comme tout seul, je n’ai pas le bagage théorique  pour m’auto-contre argumenter, je publie. Et sans avoir fait de recherches préalables, parce que sinon je vais me perdre dans des concepts qui de toutes façons me dépassent. Il est donc possible voire très probable que je dise des âneries ici ou là, vu que j’écris tout de tête.

• Que sait-on du temps ?

Il est relatif: si je récapitule mes maigres connaissances sur le sujet, je peux dire que le temps est né avec l’espace, qu’ils forment ensemble un tout indissociable et que l’écoulement du temps dépend de la vitesse – il est donc relatif. C’est le fameux paradoxe des jumeaux, popularisé récemment avec le film Interstellar. Pour ceux qui n’ont pas vu le film ni entendu parler de ce paradoxe, voilà l’idée: si je pars faire un tour en vaisseau spatial ultra rapide (vraiment, vraiment rapide) pendant une semaine, et que je reviens sur Terre, mon voyage aura duré peut-être 1 semaine pour moi, mais sur Terre, des années voire des siècles auront pu s’écouler – tout dépend de ma vitesse, justement. Autrement dit, plus je vais vite dans l’espace, plus je ralentis dans le temps. On a pu mesurer les effets de ce paradoxe avec des horloges atomiques réglées à la même microseconde: celle restée sur Terre a mesuré un temps écoulé légèrement supérieur à celle envoyée dans l’espace. En gros, elles se sont légèrement désynchronisées. Rien de fou, mais la théorie a été vérifiée expérimentalement. Donc oui, physiquement parlant, après un vol en avion de 10h, votre « temps » a légèrement ralenti par rapport à votre papy resté au sol. Rien qu’on puisse mesurer cependant tant les quantités sont infimes. 

Le temps a un « sens d’écoulement »: en physique, le principe de conservation de l’énergie nous apprend que sur le papier, techniquement on peut inverser le cours d’un évènement, rien n’est incohérent. Si je jette un caillou dans une mare, la quantité totale d’énergie produite et dissipée est la même quel que soit le sens dans lequel on regarde le « film ». Pourtant, dans la réalité, on a jamais observé un caillou bondir spontanément hors de l’eau, émettre les mêmes ondes de choc à la surface de la mare mais dans l’autre sens, revenir dans ma main puis au sol. D’un point de vue de l’énergie totale pourtant, le film à l’envers est équivalent au film à l’endroit.

Ce qui fait qu’on ne pourra jamais observer un tel phénomène – et tant mieux – c’est, si je me souviens bien, le 2ème principe de thermodynamique: l’univers tend vers une entropie maximale. Le CO2 qui s’échappe de votre bouteille de Coca lorsque vous l’ouvrez ne reste pas à stagner bêtement près de la bouteille. Même en l’absence d’aucune force, il va tendre à occuper tout l’espace disponible, alors même que rien ne l’y oblige. C’est comme ça. Statistiquement, il faudrait attendre plusieurs fois l’âge de l’univers avant d’observer un jour ce même CO2 revenir stagner tout entier près de la bouteille, comme ça, spontanément. C’est physiquement possible, mais statistiquement improbable. Donc, certains évènements ne peuvent se dérouler que dans un sens, et un seul: c’est la flèche du temps. Ce qui a priori limite le voyage dans le temps, justement.

Et voilà.

Personnellement, je ne vois pas ce qu’on peut en dire d’autre. Il est là, mais d’un autre côté il n’existe pas vraiment d’un point de vue physique. Ce qui m’embête bien, étant donné que j’aime bien trouver une explication aux choses. Le coup de l’énergie sombre et de la matière noire, qui représenteraient 80 ou 90% de la masse de l’univers, mais dont on ne sait pas le moindre bout de commencement de rien, ont ainsi tendance à m’agacer eux aussi. Donc, je me suis pris à imaginer que le temps avait une nature physique.

• Et allons-y gaiment

J’y vais donc franco sur le temps: et si on postulait que le temps était justement une des forces fondamentales, et qu’à ce titre il aurait peut-être une masse (puisque énergie=masse) donc il pourrait être la matière noire ou l’énergie noire ? Je vais plus loin, en posant comme hypothèse de départ que le temps est non seulement une force (comme la gravité) mais qu’il est aussi corspusculaire (il serait donc « tangible » si tant est qu’un hypothétique « graviton » le soit aussi).

On vivrait donc dans un univers baigné de particules de temps. Boum. 

Tâchons de dérouler ce raisonnement farfelu et de voir s’il colle avec la réalité.

Vivre dans un univers avec un temps corpusculaire

Je me permets cette hypothèse parce que je ne vois pas pourquoi les physiciens ont le droit d’inventer 17 dimensions ou des gravitons, et pas moi, même si j’ai déjà du mal à calculer une règle de trois. Que se passerait-il alors concrètement dans un univers baigné de particules de temps ?

Déjà, elles auraient une masse (tiens, ça pourrait être alors cette fameuse matière noire). Une seule « particule de temps » aurait une masse bien sûr très très faible, mais toutes ensembles dans tout l’univers, ça ferait lourd. 

• Le « poids » du temps

On parle bien du poids des années, je ne vois pas pourquoi on se priverait de parler du poids du temps. Vous allez me dire: on l’aurait remarqué, ce poids du temps, depuis le temps ! Je répondrais: pas sûr, étant donné qu’on ne sait toujours pas vraiment comment fonctionne la gravité, par exemple. On sait la calculer parfaitement, mais quid de la manière dont les objets interagissent entre eux via la gravité ? Comment la Terre « sait » que le Soleil est là et qu’il convient de tourner autour, en 365 jours s’il vous plait ? Quelle est cette « colle » qui vous cloue sur le sol ? Certains physiciens il me semble postulent donc l’existence de « particules de gravité » (les gravitons ») qui joueraient ce rôle de colle. Alors quitte à imaginer des particules de gravité, permettez-moi d’imaginer des particules de temps. Celles-ci influenceraient alors tout l’univers, partout ; cette « force temps » interagirait avec les autres particules et, par exemple, expliquerait les désintégrations atomiques (parce que sinon je ne vois pas quelle « information » indique à un noyau atomique qu’il est temps de mettre fin à sa demi-vie, hop, tout seul). Plus il y aurait de particules de temps, plus le « poids du temps » (l’intensité de sa force) serait lourd et plus le temps serait « accéléré ». Et inversement, on va y revenir.

• Des particules de temps, des ondes temporelles et un temps qui ondule

Quitte à ne pas se limiter, autant postuler aussi que ces particules de temps s’écoulent toutes dans un « sens » histoire de coller à la flèche du temps. On pourrait imaginer que ce « sens » proviendrait du Big Bang: on aurait alors un flot de particules de temps s’écoulant partout dans un sens déterminé (par « sens », je penche plus vers une idée pan-dimensionnelle que vers la droite ou la gauche, parce que sinon ça devient bizarre). Ou bien, on pourrait imaginer que le champs de force « Temps » tourne sur lui-même, et nous baignons ainsi dans un « courant » de particules de temps. Ainsi, mêmes immobiles, les objets « subissent » l’écoulement du temps. Quant aux objets mobiles, ou dotés d’une grande masse, ils modifient localement le champs de force « temps » et, suivant leur vitesse, en sont plus ou moins affectés. Ce qui pourrait nous laisser entrevoir l’existence « d’ondes temporelles« : à la manière des ondes gravitationnelles (apparemment détectées il y a peu pour la première fois), on pourrait imaginer que lorsqu’un objet massif repousse le champs de force temporel, des ondes temporelles sont émises pour « évacuer » l’énergie locale, comme les ondes à la surface d’une mare sur laquelle on a jeté un caillou). Donc que localement, lorsqu’elles sont émises et rencontrent l’espace alentour, le temps accélère légèrement. Ainsi, dans tout l’univers, jamais le temps ne serait le même: il « ondulerait » sur les crêtes des ondes temporelles émises par les objets massifs (ou super rapides).

• Vitesse et particules de temps

 On l’a vu plus haut, le temps varie avec la vitesse. Si je me déplace très très vite, mon temps ralentit. Comme on sait que la vitesse équivaut à la masse depuis Einstein (E=MC2), je sais donc que plus ma vitesse augmente, plus ma masse (inerte) augmente – c’est ce qui, in fine, rend théoriquement indépassable la vitesse de la lumière. Pour vulgariser cette équivalence, prenez un grain de poivre. Il « pèse » à peu près pas grand chose. Si je vous le lance au visage comme ça, vous le sentirez à peine. Si je vous lance au visage à 50 000km/h, je pense qu’il vous vaporise la tête avant de créer un cratère d’impact sur le mur derrière vous – enfin, ce qu’il resterait de vous. Pourtant, ce grain de poivre n’a fondamentalement pas changé. Simplement, sa vitesse (énorme) lui a conféré l’équivalent d’une masse inertielle (une énergie cinétique) monstrueuse. Tout cela signifie que plus je vais vite, plus ma masse inerte augmente, et plus mon temps ralentit. Il y aurait donc un lien direct entre la masse et le temps ? Ce qui à mon sens explique que dans un trou noir par exemple, les théories nous disent que le temps s’arrête (ou presque). Le trou noir étant très massif, c’est comme s’il se déplaçait très vite « sur place »: son temps est très ralenti. Et plus il est massif, plus le temps se fige.

De la même manière, pour un photon (« particule » de lumière dotée de la plus grande vitesse de l’univers), le temps est figé (ou presque). Le temps que vous éternuiez, un photon a fait 10 ou 15 fois le tour de la terre, tranquille. Vous vous souvenez de Matrix ? Néo se déplace très vite dans l’espace (sa vitesse est énorme) donc les balles de pistolet lui semblent s’arrêter en l’air. Son temps a simplement ralenti par rapport aux autres. C’est la même chose pour un photon, en nettement plus rapide: pour lui, l’espace est figé tellement il se déplace vite.

Voilà où je veux en venir: dans mon hypothèse de temps corpusculaire, je pars du principe – pour coller aux observations – que la Gravité et le Temps sont ainsi deux forces répulsives. Comme deux pôles identiques d’un aiment. Un champs de gravité intense repousse les particules de temps (mais attire tout le reste). Au milieu d’un champ de gravité intense, pas ou très peu de particules de temps: le temps se fige. Il faut alors une énergie inimaginable pour fusionner la gravité et le temps, du niveau de celle du Big Bang. Comme ce n’est pas facile d’atteindre ces niveaux d’énergie, eh bien temps et espace se fuient comme la peste (et l’univers est en expansion). Et aux abords d’un trou noir, l’horizon des évènements serait ainsi cette zone où Gravité et Temps se rencontrent et s’opposent. D’un côté, le temps a gagné, de l’autre (le trou noir), c’est la gravité.

En résumé

Je vais essayer de tout récapituler:

1. Gravité et Temps sont corpusculaires et agissent comme des « champs de force »: un champs de gravité, et un champs temporel. Ils sont composés de « particules ».

2. Ces « particules de temps » (les « temporalitons ») et les particules de gravité (gravitons) sont répulsives: plus il y a de gravitons, moins il y a de temporalitons. Il faudra trouver un autre nom pour ces particules, c’est super moche « temporalitons ».

3. Donc plus un objet est massif, plus il courbe le champs de gravité local et plus il repousse le champs temporel local. Ainsi le temps ralentit (est moins « intense » pour parler d’un champs) lorsque la gravité est forte. Et c’est pour ça que le temps « s’arrête » dans un trou noir.

4. Ainsi, plus un objet se déplace vite, plus sa masse augmente, plus le champs gravitationnel local est intense, plus le champs temporel est « repoussé »: son temps ralentit. Le paradoxe des jumeaux est sauvé.

Voilà, de mon côté, il est maintenant l’heure d’aller prendre un Doliprane. Merci à ceux qui ont eu le courage de lire jusqu’ici!

A vous maintenant:

> Où sont les inévitables grosses incohérences de mon hypothèse ?

> Si un objet rapide est massif, un photon pourrait générer des ondes gravitationnelles (et des ondes temporelles donc). Pourquoi n’a-t-on pas observé d’ondes gravitationnelles émises au niveau quantique ?

> Surtout, quel nom cool donner aux particules de temps ?