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Comparaison de Perspectives sur la Question du Temps en Physique

Il serait intéressant me semble-t-il de ne plus dissocier matière (énergie), espace géométrique (ou topologie) et temps. Pour la compréhension par la perception et ainsi par la pensée, de ces trois « composants », dont nous sommes faits et qui nous environnent. Cela ressemble à un truisme : au quotidien notre corps, nos sens, notre pensée unifient matière, temps et géométrie (topologie).

Oui, très essentiellement en 2025 de l’ère moderne, il est courant d’étudier séparément et donc artificiellement, ces trois composants. Mais s’il y a matière (ou énergie, au sens physique E= mc2) alors il y a espace et temps. Et, s’il y a espace il y a temps et matière. Et, s’il y a temps il y a matière et espace.

Notre perception aurait voulu un temps universel. Depuis Newton, notamment. Et, un temps relatif c’est admis depuis Einstein. Mais voilà tentons le saut : d’unifier matière, sa topologie ou géométrie et ses temps.

J’ai eu une intuition qui m’amène à vous livrer donc une rapide et modeste contribution à l’édifice des connaissances acquises et remises sur le métier (J’étais en vacances en visite au gouffre de Padirac lors de mes études en sciences physiques.)

Localement la matière, l’espace et un pic de Dirac (expression ontologique du temps dans sa forme la plus réduite) ne font qu’un. Disons « faire qu’un » par facilité du langage écrit.

Le pic de Dirac est un objet mathématique très intéressant pour mon propos. Il n’a pas d’épaisseur (en fait celle d’un point abstrait mathématique) il est borné à sa base et peut s’étendre infiniment dans une direction. Un Pic de Dirac semble ainsi partout et nulle part. Bel objet paradoxal. Pour mémoire les mathématiques définissent un point comme étant l’intersection de deux droites.

Ce pic de Dirac ou ontologie du temps, propre à une quantité fine d’énergie serait orthogonal à toutes les autres dimensions matière/topologie locales ?

Le traitement du signal discipline liée aux mathématiques (telle l’informatique), permet de numériser aujourd’hui une image, un son, une vidéo, en général tout signal donc grâce à un peigne de Dirac.

Et, si les valeurs obtenues, selon un grain plus ou mois important, sont transformées par une opération mathématique (transformation de Fourier) et bien l’on peut en théorie, reconstituer le signal initial.

Et, ( !) l’Univers dans son mouvement d’expansion (théorie cosmologique du big bang) opérerait cette transformation de Fourier de tous pics de l’univers ( !) dans leur ensemble et dans leur unité. Il me semble nécessaire d’extrapoler, de s’interroger alors sur ce qui se passe aux limites de notre Univers. Limites à définir ?

La résultante serait un signal temps que je ne sais trop comment nommer ?

Que de questions qui nous assaillent ?

Trois petits points pour poursuivre avec une bibliographie obtenue rapidement par ChatGPT.

À la question : « J’ai besoin d’une bibliographie sur la question du temps en physique ? » Voici ci-dessous une synthèse des perspectives sur le concept du temps tel que discuté dans les articles sélectionnés

1.

Concepts of Time in Classical Physics (Jürgen Ehlers, 1997)

Perspective : Le texte décrit les trois principales conceptions du temps : celle de la physique newtonienne, celle de la relativité restreinte d’Einstein et celle de la théorie générale de la relativité.

Points Clés : En physique classique, le temps est absolu et linéaire, servant de toile de fond immuable pour les événements.

Dans la relativité restreinte, le temps devient relatif, dépendant du référentiel d’observation.

Dans la relativité générale, le temps est intimement lié à l’espace, formant un continuum espace-temps.

2.

Time: Time and Modern Physics (C. J. Isham, Konstantina N. Savvidou, 2002)

Perspective : Le texte examine l’évolution du concept de temps en physique moderne, en mettant l’accent sur les paradoxes de Zénon et les travaux de Kant, Leibniz, Newton et Einstein.

Points Clés : Le texte explore la question fondamentale : le temps existe-t-il ?

Il discute des implications de la mécanique quantique et de la relativité, notamment la dynamique des formes et la gravité quantique à boucles.

Les paradoxes de Zénon sont revisités pour illustrer les conflits entre continuité et discrétion du temps.

3.

What is Time in Some Modern Physics Theories (Ivan A. Karpenko, 2016)

Perspective : L’article explore le concept de temps dans plusieurs théories modernes de la physique, y compris la relativité générale, la mécanique quantique et la théorie des cordes.

Points Clés :

La compatibilité entre relativité générale et mécanique quantique soulève des questions sur la nature du temps.

La quantification du temps introduit l’idée de temps comme une série d’événements discrets, ce qui contredit notre intuition du flux continu du temps.

Les théories comme la dynamique des formes (Shape Dynamics) proposent une réinterprétation du temps comme un paramètre émergent plutôt qu’une entité fondamentale.

4.

The Physics of Time and the Arrow Thereof (Eugene Hecht, 2018)

Perspective : L’article se concentre sur la flèche du temps et la relation entre énergie, entropie et temps.

Points Clés : La physique classique est symétrique par rapport au temps, mais à l’échelle macroscopique, le temps semble irréversible en raison de l’entropie.

Leibniz est opposé à l’idée de temps absolu de Newton, en proposant un temps relationnel basé sur les événements observables.

La relativité montre que le temps est relatif et local, dépendant du référentiel et de la gravité.

5.

What is Time (Bharath Ron, 2017)

Perspective : Cet article analyse le concept du temps dans le contexte de la thermodynamique de l’information et de la mécanique quantique.

Points Clés : Le temps est interprété comme une mesure des changements d’informations.

L’incertitude quantique relie temps et énergie comme des variables conjuguées, conformément au principe d’incertitude de Heisenberg.

Le texte explore également la relation entre le temps et la symétrie temporelle, en particulier dans le contexte des événements irréversibles.

6.

The Different Faces of Time in Physics (Harvey R. Brown, 2024)

Perspective : Le document met en évidence les différentes interprétations du temps en physique, en insistant sur le rôle des horloges dans la relativité.

Points Clés :

Le temps est souvent interprété différemment selon le cadre théorique (classique, relativiste, quantique).

La relativité impose un rôle crucial aux horloges pour mesurer les intervalles de temps, ce qui complique les définitions classiques du temps.

7.

The Physics of Time: Current Knowledge and Unanswered Challenges (Orfeu Bertolami, 2022)

Perspective : Cet article aborde la dualité entre espace et temps, les défis non résolus dans les théories actuelles, et l’évolution du concept de temps.

Points Clés : La physique moderne considère le temps comme une dimension similaire à l’espace, mais notre perception humaine continue de les distinguer.

La question de l’unification de la relativité générale et de la mécanique quantique reste un défi majeur pour la compréhension du temps.

8.

Synthèse Générale :

Relativité et Temps : Le temps est devenu relatif avec la théorie d’Einstein, remettant en question la conception absolue de Newton.

Temps et Quantum : La quantification du temps suggère une granularité qui contredit la continuité apparente de notre perception.

Entropie et Flèche du Temps : L’irréversibilité à l’échelle macroscopique est expliquée par l’entropie, bien que les équations fondamentales soient symétriques par rapport au temps.

Dynamique des Formes : Les théories récentes, comme la dynamique des formes, proposent de repenser le temps comme une conséquence des relations entre événements plutôt qu’une dimension indépendante.

Besoin d’une analyse plus approfondie d’un aspect spécifique ou d’une comparaison entre deux perspectives ? Je suis à votre disposition !

Pascal Guernier

Mai 2025.