lundi 23 avril - par Bernard Dugué

L’ordre du temps et la physique contemporaine

 

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1. Carlo Rovelli est l’un des spécialistes mondialement reconnu dans le domaine extrêmement pointu de la gravité quantique qui pour l’instant n’est pas une théorie aboutie mais un vaste programme de recherches. La question du temps, naguère chasse gardée des philosophes, est devenue un enjeu important pour la science depuis la formulation de l’espace-temps par Newton, puis la thermodynamique de Carnot et Clausius. Einstein a rebattu les cartes avec les deux relativités. La mécanique quantique a brouillé les pistes. La thermodynamique du non équilibre a offert des surprises. Sans oublier la thermodynamique du trou noir. Nombre de physiciens ayant compté ou qui comptent se sont penchés sur la question du temps. Prigogine, Roger Penrose, Hawking, Lee Smolin pour n’en citer que quelques-uns, et maintenant Carlo Rovelli dont le dernier livre vient de sortir. Il s’intitule L’ordre du temps. Comme le précise l’auteur, comprendre le temps est une tâche promise à tous ceux qui s’étonnent, en voyant le temps défiler mais aussi en regardant les équations de la physique contemporaine.

 

Ne vous attendez pas à une compréhension aboutie et définitive du temps après avoir lu ce livre qui nous fait voyager dans le labyrinthe du temps, entre les rêveries poétiques, les allusions littéraires, les conceptions philosophiques et bien évidemment, le socle principal de cette étude constitué par les théories physiques. Il n’existe actuellement aucune théorie qui ait pu expliquer le temps. Ce qui est disponible, ce sont les études sur le temps comme celle de Rovelli qui saura satisfaire la curiosité d’un public novice mais instruit soucieux de connaître comment un physicien comprend les racines et les phénomènes du temps (ou dans le temps). Toute réflexion savante et argumentée mérite l’attention de l’honnête homme du 21ème siècle. Surtout si cette réflexion emprunte des détours littéraires et poétiques. Ce qui rend accessible le propos au risque de dénaturer la science la plus précise.

 

 

2. La première partie raconte l’effritement du temps. Non pas que le temps se disloque mais que la pensée du temps devienne incertaine. Le temps s’échappe des mailles du filet conceptuel dans lequel les physiciens croyaient l’attraper. Il ne s’écoule pas uniformément selon le lieu, en plaine ou en montagne. Ce décalage est infinitésimal. La relativité générale permet de le calculer mais pas la mécanique de Newton. Il n’y a pas de scène fixe, sorte de projecteur universel envoyant les images sur un écran. Chaque chose évolue dans son temps et la physique indique comment ces temps sont reliés. Avant les bouleversements introduits par Einstein, la thermodynamique et la formulation de l’entropie ont façonné une flèche du temps irréversible. Le temps s’est disloqué en un temps réversible, présent dans toutes les équations de la physique sauf dans les systèmes échangeant de la chaleur, décrits par une entropie qui ne peut que croître et qui a été interprétée statistiquement comme la mesure du désordre par Boltzmann. Le temps ralentit la vitesse énonce Rovelli pour évoquer la relativité mais cette fois, restreinte, celle publiée en 1905 par Einstein. Le temps s’est dissout et le présent aurait disparu des théories physiques.

 

Le temps ne va pas sans l’espace. Aristote et Newton voient les choses en opposition. Un espace vide a un sens pour Newton mais pas pour Aristote. Einstein aurait réconcilié les deux manières de voir en utilisant la notion de champ somme toute assez récente dans la physique contemporaine. Puis arrive la mécanique quantique qui brouille encore plus les pistes. Nous entrons dans un monde sans temps, un monde dont le voyage est raconté dans la seconde partie du livre.

 

 

3. Dans la seconde partie, Rovelli décrit un monde sans chose et constitué d’événements. La physique des champs quantiques conduit à penser ainsi le monde. L’idée n’est pas nouvelle. Les physiciens de la gnose de Princeton avaient déjà imaginé un univers fait de processus, en lorgnant parfois vers les métaphysiques orientales, le Tao ou le bouddhisme. D’après Rovelli, l’erreur consiste à interpréter le monde en termes de choses plutôt que d’événements. Car la physique décrit comment les choses changent, dans la disposition ou la complexité. La physique moderne ne dit rien sur les choses. Est-ce légitime de penser ainsi. Le physicien Rovelli pense que oui et que les autres sont dans l’erreur. Le philosophe pensera différemment. Sans doute comprendra-t-il que la physique conduit vers les essences mais c’est une autre aventure dont je vous parle. Elle n’est pas dans le livre de Rovelli qui contient quelques approximations malheureuses. Page 121, il est dit que l’équation de Schrödinger décrit les formes atomiques et comment les électrons bougent dans les atomes et sont donc des événements et non pas des choses. En fait, l’équation qui permet de calculer la forme des atomes concerne les états stationnaires. L’équation de Schrödinger est alors séparée en deux, avec une fonction du temps et une autre de l’espace. Les électrons sont bien mobiles mais il n’y a aucun événement, sauf lors des transitions d’une forme (état) à une autre, et en ce cas, l’équation de Schrödinger n’explique rien. 

 

La suite du propos est assez étrange. Rovelli brouille les pistes en étant lui-même le témoin et l’acteur de ce brouillage dont le responsable serait le langage, inadéquat pour parler du temps. Einstein en personne était brouillé, changeant d’avis plusieurs fois sur des questions essentielles. Au final, la théorie du monde n’a pas besoin d’une variable temps. Elle doit dire comment les choses bougent et se transforment les unes en relation aux autres. La gravité quantique à boucles dont Rovelli est l’un des fondateurs n’utilise pas la variable temps dans ses équations.

 

 

4. Troisième partie, le temps comme ignorance. Rovelli achève le temps qui émerge d’un monde sans temps. Cette partie est la plus intéressante avec l’idée d’un temps thermique résumée en deux logiques. La conventionnelle qui part du temps pour aller vers l’énergie et l’état macroscopique. La nouvelle perspective part de l’état macroscopique pour aller vers l’énergie puis le temps. Dans la version conventionnelle le temps est une cause efficiente des choses complexes. Dans la seconde version proposée par Rovelli, c’est l’état macroscopique qui conduit au temps. Ce choix est aisé à comprendre pour un philosophe. Dans le premier cas on se situe dans le réalisme et l’ontologie, dans le second on se place dans l’univers nomologique, autrement dit le temps comme conception humaine. Vieille controverse, en germe au Moyen Age, entre les réalistes et les nominalistes.

 

Ensuite l’entropie intervient dans le raisonnement. La basse entropie initiale serait lié à notre condition bien plus qu’à l’univers. De plus, la basse entropie serait la cause du monde qui avance. Cette thèse est intéressante mais aventureuse. Elle repose sur des réflexions assez anciennes et sur une interprétation de l’entropie qui n’a rien d’évident et peut même être controversée. Rovelli prend quelque distance avec la rigueur, en évoquant la configuration d’un photon à haute énergie comme indice d’une entropie inférieure à celle de dix photons de moindre énergie. L’idée a certes un sens mais le raisonnement est erroné, le photon n’a pas de configuration. Rovelli semble s’égarer dans l’interprétation de l’entropie. Comme du reste dans un autre contexte le physicien Éric Verlinde. L’entropie a un lien avec le moteur du monde mais ce n’est pas celui qu’a tracé Rovelli.

 

La fin du livre a le mérite de nous ramener à notre condition d’humains biographiques. Il introduit la mémoire et nous ramène à des considérations plus proches de notre vécu. Et si les physiciens s’étaient égarés dans la question du temps ? La position de Rovelli est comme l’a bien noté Hans Halverson un antiréalisme. On pourrait aussi citer Bishop, l’un des spécialistes de la théorie du non-équilibre pour lequel nous ne sommes pas les créateurs de la flèche du temps mais ses enfants. Pour Rovelli on pressent l’inverse, la flèche du temps comme invention humaine qui aurait des vertus libératrices. Cela a le mérite d’être clair mais discutable. Prigogine est le grand absent du livre de Rovelli et c’est ce qui rend son propos incomplet. Affaire à suivre.

 

On notera pour finir la très belle présentation du livre, avec l’usage de la couleur et quelques belles illustrations.

 

Carlo Rovelli, l'ordre du temps, édité chez Flammarion, 2018 

 



13 réactions


  • Doume65 23 avril 11:51

    Bonjour.

    Je n’ai aucune « autorité » scientifique mais me permets quelques commentaires :

    « La gravité quantique qui pour l’instant n’est pas une théorie aboutie mais un vaste programme de recherches »
    On peut même avancer qu’il ne s’agit que de spéculations ; très savantes, certes, mais pour le moment corroborées par... rien.

    « La formulation de l’espace-temps par Newton »
    Que je sache, Newton n’a rien pas formulé de théorie sur un quelconque « espace-temps ». Ce terme, il me semble bien, n’a jamais été employé dans ses ouvrages.

    « Un espace vide a un sens pour Newton »
    Ah bon ? Pourtant, il considérait l’espace vise comme une « absurdité », se référant à un univers imprégné par « l’éther » (qu’il n’hésitait pas à voir comme une manifestation du Divin).

    Une question à Bernard Dugué :
    L’ouvrage présenté ici est-il un de vulgarisation, accessible au pékin moyen ; ou se lit-il à travers des équations et des termes scientifiques dont la compréhension n’est accessible qu’à un public versé dans les mathématiques et la physique [quantique] ?


    • Bernard Dugué Bernard Dugué 23 avril 11:57

      @Doume65 Bonjour, 


      Le livre est accessible au lecteur moyen. Il n’y a aucune équation à part delta S > 0. 

      Il y a bien un espace-temps dans la théorie newtonienne. avec trois coordonnées spatiales et une de temps
      C’est Rovelli qui interprète de cette manière Newton. La thèse du fluide divin de Newton lui a échappé mais ce n’est pas la seule approximation commise par l’auteur dans ce livre. 

    • Doume65 24 avril 14:32

      @Bernard Dugué
      « Il y a bien un espace-temps dans la théorie newtonienne. avec trois coordonnées spatiales et une de temps »
      l’espace temps que tu décris existe dans toutes les théories, sur tous les continents et depuis toujours !


  • grangeoisi grangeoisi 23 avril 15:11

    Bonjour et merci Bernard.

    Il n’y aurait donc que continuité d’évènements et avec un big bang de référence ?

    Mais l’humain ne peut qu’appréhender, avec ses moyens , ses explications plus ou moins dogmatiques , aussi la notion du temps a bien été utile, permettant le repérage, la datation, la prévision et ce, toujours dépendant du niveau de ses connaissances.

    Ses seuls indices n’étant que l’univers visible avec des événements… passés, ses prospectives  sont en théories, bien petites et toujours juchées sur les assises, parfois bancales, des précédentes.

    Qu’est donc sa science au regard de l’immensité du tout ? Qu’ « une brève histoire du temps ».

    Heureusement une multitude de cerveaux chaque jour plus importante, par l’accroissement de l’humanité, explore !


  • tiers_inclus 23 avril 18:53

    Merci pour cette information. L’excellent « Par-delà le visible » du
    même auteur nous invitait déjà à cette réflexion interprétative de
    l’équation de Wheeler-DeWitt et de ses prolongements.
    Je m’empresserai de lire cette « suite ».
    Pour tout dire cette théorie « hors-cadre » me semble bien plus probante
    que celle des cordes (qui passe son temps à se raccrocher aux branches)
    mais c’est là, disons, affaire d’intuition sur deux théories spéculatives.
    Vous faites allusion au bouddhisme. Dans son premier ouvrage, j’ai été
    surpris de l’absence de référence à cette philosophie, tant les interprétations
    s’en rapprochent. Au lieu de cela il puisait dans le bréviaire de la philosophie
    occidentale pour ses métaphores. D’une façon ou d’une autre je pense qu’une
    initiation ce ces philosophies orientales aux chercheurs modernes pourrait
    s’avérer profitable dans le sens d’une « évasion » intuitive, d’un changement
    de perspective à priori.
    Je n’ai pas saisi votre critique sur la mention de l’équation de Schrödinger et
    la notion d’évènement. Connaissant Rovelli il n’attend rien de cette équation
    pour valider sa notion d’évènement.En gravité quantique les processus ne se
    déroulent ni dans le temps ni dans l’espace. Ce qui se passe entre 2 observations
    est la somme des chemins en considérant aussi tous les espace-temps possibles.
    Plus simplement, quand Rovelli a recours à des fins didactiques à l’équation de
    Schrödinger c’est pour dire (n’oublions pas au passage que la superposition des
    états propres stationnaires induit la dynamique dans le temps par ces interférences)
    qu’il ne passe quelque chose que lors d’une interaction fût-elle par relaxation.
     


    • Bernard Dugué Bernard Dugué 23 avril 20:00

      @tiers_inclus Disons que l’allusion au bouddhisme renvoie à un livre de Capra sur le Tao de la physique. Dès qu’on entre dans l’univers quantique, on se dirige vers l’idée de processus. Chez Bohm c’est l’holomouvement qui ne correspond pas aux événements de Rovelli et pour cause, Bohm est réaliste, pas Rovelli. Qui page 121 comme je l’ai dit convoque l’ES pour dire que les électrons qui bougent dans les atomes sont des événements et pas des choses. Cette interprétation me semble inexacte. Dans l’ES, le système est conservatif, il n’échange pas d’énergie, il ne peut donc y avoir événement au sens strict. Processus si on veut. Cordialement


    • Bernard Dugué Bernard Dugué 23 avril 20:03

      @Bernard Dugué Un mot sur les cordes. Rovelli n’attache pas d’importance au principal résultat, la dualiét jauge gravité, or c’est un résultat très important mais qui n’a pas encore été interprété dans son sens physique. Pour autant qu’il y en ait. Quant à la gravité quantique, elle rejoint la seconde mécanique de Prigogine pour lequel il n’y a pas de description en terme de trajectoires. Tout se passe au niveau des résonances et corrélations. 


  • Jean Keim Jean Keim 24 avril 08:49

    Comprendre le temps prendra encore beaucoup de temps, une infinité de concepts.


    Et si le temps n’était que dans la pensée, si je pense à un objet et qu’ensuite je n’y pense plus, pour autant il continue d’exister et si dans certaines expériences scientifiques ou mystiques il semble que le monde matériel soit inconsistant et/ou évanescent, il reste néanmoins ses ultimes ingrédients, mais dans ce genre d’expériences essentiellement mystiques, le temps, celui de la montre et celui des événements, est aboli et la pensée également.

    Si le temps est un produit de la pensée, la pensée peut-elle l’appréhender ? 



  • Olivier 24 avril 10:32

    Merci pour cet article. Reste que la position de M. Rovelli laisse perplexe. La gravité quantique, tout comme la théorie des cordes, comme l’a montré L. Smolin, est emblématique de l’impasse de la physique actuelle, où des théories de type mathématique de plus en plus complexes échouent depuis des décennies à avancer notre compréhension du monde. On ne sait toujours pas sur quoi repose la gravitation ou le magnétisme ! On mesure ces phénomènes sans bien les comprendre.


    S’agissant du temps, il lui suffisait de lire Leibniz qui a expliqué en 1712 dans La Monadologie de quoi il s’agissait.

    • Bernard Dugué Bernard Dugué 24 avril 11:04

      @Olivier----...............Un corps organisé se compose de monades périphériques et d’une monade centrale qui rend l’ensemble autonome et parfaitement réglé. La monade occupe la place de la notion de noyau immergé introduite dans cet essai. Chez Leibniz, il n’y a pas d’émergence mais un développement des organismes conçu comme un « kosmos de monades ». Chaque monade étant considéré alors comme un reflet du cosmos universel. Il manque à ce schéma l’aspect créateur du temps et le Kronos qui permet la transformation et l’émergence des espèces. Chez Leibniz, le Telos des monades fonctionne avec le Kosmos (Dieu) mais après Darwin, le Telos sera associé au Kronos et aux émergences. On passe alors d’une conception antico-médiévale du temps à une conception darwinienne et hégélienne. Le Telos n’est plus positif (direction préétablie) mais suppressif ou négatif. Le Telos est en quelque sorte un modérateur du Kronos, jouant alors un rôle décisif dans l’organisation des émergences. L’ère post-hégélienne est celle du temps ouvert anticipé par Leibniz et sa Théodicée, puis incarné dans les philosophies du progrès et de l’Histoire, pour le volet esprit, et le darwinisme pour le volet nature (sans oublier la flèche thermodynamique et ses énigmes). Le monde contemporain après 1815 est placé sous l’égide des deux « ouvertures » du temps, celle hégélienne de l’Histoire et l’Esprit, celle des espèces évolutives avec Darwin..............


    • Olivier 25 avril 10:47

      @Bernard Dugué


      En fait pour Leibniz le réel est « alimenté » par Dieu sous forme d’émanations successives des monades, qui si j’ai bien compris représentent les phénomènes. 
      D’un point de vu scientifique à mon sens le temps est un cadre global, comme les trois directions de l’espace, et ne peut être assimilé aux phénomènes qui s’y déroulent.

  • Ecométa Ecométa 24 avril 11:09

    Il y a le temps de la technoscience des humains, qui, visiblement, à largement pris le pas sur le temps humain : la temporalité humaine !
     
    Une science et une technique humaine, « rationalisme » oblige, tenant du ratio des mathématiques, donc, du rationalisme et non de la « raison » ; un rationalisme qui considère l’être humain comme une chose exploitable au même titre que n’importe qu’elle autre , participant ainsi à la réification de l’Etre humain !

    Le positivisme, ou scientisme, rejette l’introspection, l’intuition et toute approche métaphysique, philosophique, pour expliquer la connaissance des phénomènes qu’il soit de nature physique mais aussi métaphysique ! C’est la négation même de l’humain être certes de nature physique mais aussi, par l’évolution, de nature « métaphysique » : de la complexité de l’humain !

    Une chose est certaine, le temps passe, et, de ce fait, il est expérience : expérience humaine ! Pour profiter de cette expérience, de ce temps passé mais toujours présent par le souvenir sus toute ses formes, il a l’ « introspection » mais le positivisme technoscientiste la refuse et de ce fait oblige à la fuite en avant : de l’humanité, à l’humanisme puis au transhumanisme qui est la fin l’humanité du moins du principe du même nom !  

    Pour ce qu’il est du temps de la science et de la technique il est à sens unique, fuyant, tourné essentiellement vers l’avant : une fuite en avant rationalo économico technoscientiste.
    Quant au temps qui œuvre au plan de l’univers bien malin celui qui qui pourra réellement l’appréhender !

    Le temps est dialectique disait Plotin ; autrement dit il participe de l’intelligence humaine ! C’était il y a longtemps quand il n’y avait pas encore le temps rationaliste de la technoscience !

    Le temps qui est important pour les humains que nous sommes c’est celui de la temporalité humaine, celui du passé très instructif, celui du présent où tout se passe et qui permet d’appréhender la « réalité » qui n’est pas pour autant « vérité » : quant à l’avenir ?


  • Areole 24 avril 23:07

    Le Temps, l’autre nom de la Gravité...


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